CN103787536A - 一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，属于废水处理技术领域。本发明的处理步骤为：（A）将铁矿尾砂干燥、粉碎碾细，并进行活化预处理；（B）将有机染料废水经格栅除渣初沉淀或自然沉降后，取上层清液；（C）将步骤（B）中所得上层清液引入到反应容器中持续搅拌，反应容器中加有经步骤（A）活化预处理的铁矿尾砂，完成铁矿尾砂对有机染料的吸附过程；（D）在经步骤（C）处理后的溶液中加双氧水，置于微波装置中催化降解。本发明操作简单，管理方便，实现了对废水所含高浓度有机染料较大程度的降解，尾矿废渣得到有效利用，实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，更具体的说，涉及一种含铁尾矿废渣资源化利用处理有机染料废水的方法。
背景技术
印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100～200吨，其中80～90%成为废水，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为3×106～4×106m3。目前，随着染料纺织工业的迅速发展，染料的品种和数量不断增加，合成染料厂和印染厂每年都要排放大量的染料废水，纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，废水中还含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等，属难处理的工业废水之一。印染废水含有的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，恶化环境。印染废水的色度，严重影响受纳水体外观。目前，全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%～20%的染料作为废物排出。染料废水成分复杂，有机污染物含量高，pH值变化大，COD、BOD差异大，不易生化降解。
用于印染废水处理的方法主要有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法。物理处理方法，虽然不会引入其他污染，但是后续处理仍是很大的难题。化学氧化法可以直接将污染物矿化从而提高其可生化性，在处理染料废水方面有很大的优势。但是普通化学氧化法由于氧化能力低，反应环境恶劣，对化学试剂利用率不高等缺点，在使用上仍受到很大的限制。高级氧化技术是利用化学反应过程中产生的活性自由基将染料的发色基团破坏而脱色，具有反应速率快，氧化能力强，污染物降解完全等优点受到越来越多的重视。寻求廉价易得的材料，利用高级氧化技术有效的应用于染料废水降解过程具有现实意义。
尾矿是选矿分选作业的组分之一，其有用成分含量低，目前绝大多数尾矿被作为废物处置。随着冶金工业的迅速发展，尾矿的量增长迅速，世界各国每年排出的尾矿量约为50亿吨，我国2000年尾矿排放量达6亿吨左右，而且每年以3亿吨的数量在增长。我国幅员辽阔，地形复杂，矿山的成矿条件大有不同，因此矿石类型繁多。随着钢铁工业的迅速发展，铁矿石尾矿工业固体废弃物总量大量增加，据2000年不完全统计达20亿吨。铁尾矿又名铁尾砂，是铁矿石在造矿过程产生的废渣，其产出量约占原矿石量的60%，其中我国堆存的铁尾矿量高达十几亿吨，且每年还要排出尾矿近3亿吨，如此大量尾矿不仅造成环境污染和生态破坏，还会带来巨大的安全隐患。
铁尾矿数量大，危害多，严重污染环境，蕴藏着大量资源，而又无很好的利用方法，目前我国尾矿资源的综合利用率仅为7%。如何将铁尾矿综合利用，变废为宝，是国内外一直研究的问题。众多学者对铁尾矿的应用做了大量研究，柴红俊等人认为铁尾矿砂符合普通混凝土用砂的质量标准，可以代替天然砂应用于混凝土中，对混凝土各方面性能影响不大；张学生认为铁尾矿可用于生产水泥及用于保温建筑材料中。因此可见，铁尾矿具有综合利用的潜力。尾矿是放错地方的资源，根据尾矿的不同特点将尾矿整体利用，这是实现尾矿资源的综合利用，减少负面影响的根本途径。
Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，其通过Fe2+的催化作用使得H2O2发生均裂产生强氧化性的·OH自由基，Fe2+与·OH自由基混合溶液具有强氧化性，一般的有机物可完全被氧化为无机态。因此，可以运用Fenton试剂这一性质降解染料废水中的有机污染物，且反应条件温和，设备简单。专利名称为“一种染料废水的高级氧化处理方法”（CN1546395）公开了利用FeSO4和H2O2形成的Fenton试剂，附加超声震荡对染料废水进行脱色的技术方案，该方案主要是利用了Fe2+的催化作用使得H2O2发生均裂产生强氧化性的·OH自由基这一特性，但是该方案Fe源主要为FeSO4化合物，且需要将反应初始pH调节到3左右，对初始的染料废水浓度也有一定的限制，如果浓度过高，则会影响反应所需时间；虽然此方案可以实现有机染料废水的有效降解，但是耗时，耗能，不能实现资源的合理化利用。专利名称为“黄铁矿烧渣催化氧化处理难降解污染物的方法”（CN101745197A）公开了利用黄铁矿烧渣和H2O2处理难降解污染物的方法，扩展了黄铁矿烧渣资源利用的途径，达到以废治废的目的；但该方案所选矿石种类单一，降解反应所用时间长，并且H2O2的用量相对比较大。因此，扩大矿石种类的可利用范围，减少H2O2的用量，缩短降解反应所需的时间是该方案仍需改进的地方。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于解决：1）有机染料废水严重污染环境，却缺少理想的处理方法；2）铁矿尾砂严重堆积、污染环境，蕴藏着大量资源但综合利用率低的问题；提供了一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，本发明提供的技术方案以废治废，资源化合理利用铁矿尾砂于微波辐照下快速活化处理有机染料废水，可在较短时间内达到脱色、降解、去除有机染料的目的。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其处理步骤为：
（A）将铁矿尾砂干燥、粉碎碾细，并进行活化预处理；
（B）将有机染料废水经格栅除渣初沉淀或自然沉降之后，取上层清液；
（C）将步骤（B）中所得上层清液引入到反应容器中，持续搅拌，所述的反应容器中加有经步骤（A）活化预处理的铁矿尾砂，完成铁矿尾砂对有机染料的吸附过程；
（D）在经步骤（C）处理后的溶液中加入双氧水，置于微波装置中催化降解。
作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤（A）中所用铁矿尾砂的铁含量大于35%。
作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤（A）中将铁矿尾砂粉碎碾细至粒径为0.01～1mm；所述的活化预处理操作为：将粉碎后铁矿尾砂在浓度为0.01-0.02mol/L的稀盐酸中持续搅拌8-12min，取出并用清水冲洗、烘干。
作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤（C）中每升上层清液使用1-30g铁矿尾砂进行吸附操作。
作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤（D）中所用双氧水的质量百分比浓度为30%，双氧水的添加量为0.02-1.0mol/L；所述的催化降解时间为5-30min。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
（1）本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其利用的材料为含铁量比较丰富的尾矿废渣，实现了废物的有效利用，变废为宝，且解决了尾矿废渣严重堆积、污染环境的问题；
（2）本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，采用微波辅助Fenton催化降解有机染料，此方法具有很强的氧化能力，能氧化不同种类的有机染料，并且降解速度快，可在短时间内实现染料废水的脱色，TOC下降显著，可生化性提高，相比光催化等方法，该方法受染料浓度色度等影响较小；
（3）本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，采用微波装置作为Fenton催化降解的辅助能量，可以在环境风险事故发生时紧急投放铁矿尾砂，并利用家用微波炉或特制微波传导装置来净化水源中的有机污染物，可有效地降低环境风险事故的危害，大为减少了设备的投入，提高了实用性。
附图说明
图1中的（a）为本发明中模拟染料废水亚甲基蓝溶液微波辅助催化降解浓度随时间的变化曲线图；图1中的（b）为本发明中模拟染料废水亚甲基蓝溶液COD随时间的变化曲线图；
图2为本发明中模拟染料废水亚甲基蓝溶液不加微波辅助的催化降解浓度随时间的变化曲线图；
图3中的（a）为本发明中混合染料溶液微波辅助催化降解TOC随时间的变化曲线图；图3中的（b）为本发明中混合染料溶液COD随时间的变化曲线图；
图4为本发明中实际染料废水微波辅助催化降解COD随时间的变化曲线图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
实施例1
结合附图，本实施例的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，选取的铁矿尾砂取自于铜铁尾矿（产自黄石大冶），主要成分如表1所示。
表1铜铁尾矿主要成分分析（以氧化物形式计算）
| 成分 | 含量/% | 成分 | 含量/% |
| Fe2O3 | 38.4 | P2O5 | 0.522 |
| CaO | 38 | Cl | 0.41 |
| SiO2 | 14.2 | MnO | 0.373 |
| SO3 | 4.35 | CuO | 0.307 |
| Al2O3 | 1.7 | TiO2 | 0.181 |
| K2O | 0.591 | Nd2O3 | 0.141 |
| BaO | 0.541 | Pr6O11 | 0.116 |
本实施例选取的铁矿尾砂的铁含量为38.4%，大于35%，从反应效率来讲，当选取铁含量低于35%的铁矿尾砂时，达到同样反应效果所需时间远远高于铁含量大于35%的铁矿尾砂。本实施例的具体处理步骤为：
将铜铁尾矿材料去除碎石等杂物，干燥至恒重，粉碎碾细至粒径为0.01～0.5mm，在此粒径范围内的尾矿材料可以提高分散度，有效的对有机染料废水进行降解，提高反应效率，缩短反应时间。将粉碎后铜铁尾矿材料在浓度为0.01mol/L的稀盐酸中持续缓慢搅拌10min，取出并用清水冲洗、烘干，以去除尾矿材料表面的氧化物，使铁得到暴露，提高铁的利用率。经过活化预处理后，储存备用，并取一定量样品进行成分分析。
选取500mg/L亚甲基蓝作为模拟有机染料废水溶液，将该溶液引入到加有活化预处理后的铜铁尾矿材料的反应容器中，关于铜铁尾矿材料的添加量，从经济与反应效率综合考虑，尽管理论上材料投加量只受容器容积和废水浓度的影响，但考虑到在常见浓度下，过小的投加量会延长反应时间，而过大的投加量会提高处理成本，每升溶液使用1-30g铁矿尾砂进行吸附操作最佳，本实施例铜铁尾矿材料的投加量为2g。缓慢搅拌1h完成铁尾矿砂对有机染料的吸附过程。再在吸附过后的溶液中加入质量百分比浓度为30%的双氧水，又由于过大的双氧水投加量会导致反应剧烈而溢出反应容器，过小的投加量会延长反应时间，消耗微波能源，因此，根据有机染料废水浓度与反应效率控制双氧水投加浓度为0.02-1.0mol/L最佳。本实施例双氧水的加入量为0.02mol/L，置于微波装置中催化降解15min，使染料得到有效降解（可生化性达>0.3）。本实施例所用微波装置为常用的微波装置，功率达800W以上，同时具有冷凝回流装置。
将反应后溶液进行溶出毒物测试，以确保反应后溶液中重金属的浓度在废水排放标准范围之内。根据所选铁矿尾砂的成分分析，选取具有毒性的重金属元素Cr，Mn，Cu和As元素进行反应后溶出毒性测试。将反应后的溶液过固相萃取柱去除残留的有机物，稀释一定的倍数后，利用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法进行测定。
经上述处理后，所测得亚甲基蓝脱色率（即催化降解浓度）和COD随时间变化曲线如图1中的（a）和（b）所示，从图中可以看出，在13min内可以实现亚甲基蓝完全脱色，对比用简单的不加微波辅助方法降解20mg/L的亚甲基蓝降解率曲线（如图2所示），可以发现微波辅助方法能够实现在短时间内对高浓度有机染料废水的降解。同时，根据COD变化曲线可知，本实施例的利用尾矿微波辅助催化氧化技术可以实现污染物完全降解，生化性大大提高。而对反应前后溶液进行的溶出毒物测试结果表明，在本实施例微波辅助芬顿降解有机染料废水的过程中，并未有重金属溶出。发明人指出：由于铁矿尾砂材料加双氧水降解有机染料废水涉及的反应方程式为：H2O2+Fe2+→·OH+Fe3++OH-。Fe2+的催化作用使得H2O2发生均裂产生强氧化性的·OH自由基，·OH自由基能够有效的降解废水中的有机污染物，在本实施例的处理过程中尾矿材料中的微量有毒重金属元素是以一种稳定的形式存在，在较短时间内对尾矿材料进行加热利用（即催化降解）的过程中不会被释放出来，避免了因重金属溶出带来的环境危害。本实施例的处理方法实现了变废为宝，以废治废的资源化利用，在尾矿多次重复利用失效后，可进行集中处理，解决了尾矿废渣严重堆积、污染环境的问题。
本实施例采用微波装置作为芬顿催化降解的辅助能量。引入微波，是发明人利用尾矿废渣处理有机染料废水的一种新尝试，在以往对尾矿废渣进行利用的研究中，并未有将其与微波技术相结合，形成微波辅助芬顿降解体系对有机污染物进行降解的研究。微波具有独特的加热机制，微波技术不仅能改变体系的热力学函数，降低反应的活化能和分子的化学键强度，还可以促进一些难以进行的反应发生，在化学合成、环境工程等领域得到广泛研究。对于不同的物质，由于吸收微波能力不同，所以加热效果也不同。具有磁性的物质，通常放置在磁场最强的位置吸收微波能量。过渡金属氧化物如铁、镍、钴等有高磁损耗，如果将这些元素加到低介电损耗的固体中，可以提高对于微波的吸收。对于尾矿材料，通过成分分析可知，铁尾矿除了含有大量的铁元素，还含有硅、钙、铝、镁等元素，并且一些铁尾矿中的铁含量甚至超过70%。尾矿中这些具有高磁损耗的过渡态元素，会对于微波具有较高的吸收能力。本实施例利用这一特性，结合微波和Fenton试剂的特点，将微波辐射与Fenton试剂催化法相结合，将铁矿废渣应用到微波辅助类芬顿方法降解有机染料废水，以实现对于高浓度染料废水的快速彻底降解，达到了很好的处理效果。本实施例的处理方法可以在环境风险事故发生时紧急投放尾矿废渣，并利用家用微波炉或特制微波传导装置来净化水源中的有机污染物。家用微波炉在我国已普及至家庭，使用简单、方便，但效率相对低一些；而特制微波传导装置能高效传导微波至反应体系，但设备成本略高。采用本实施例的处理方法可有效地降低环境风险事故的危害，大大减少设备的投入，实用性高。
实施例2
本实施例中选取的铁矿尾砂取自于转炉渣铜尾矿（产自黄石大冶），主要成分如表2所示。
表2转炉渣铜尾矿主要成分分析（以氧化物形式计算）
| 成分 | 含量/% | 成分 | 含量/% |
| Fe2O3 | 72.9 | MnO | 0.427 |
| SiO2 | 9.12 | CuO | 0.424 |
| CaO | 4.25 | Cr2O3 | 0.37 |
| ZnO | 3.97 | PbO | 0.335 |
| K2O | 1.62 | TiO2 | 0.238 |
| Al2O3 | 1.41 | Nd2O3 | 0.229 |
| SO3 | 0.819 | Pr6O11 | 0.218 |
| MgO | 0.801 | MoO3 | 0.198 |
| P2O5 | 0.784 | As2O3 | 0.155 |
| Cl | 0.564 | Sb2O3 | 0.137 |
| BaO | 0.484 |
本实施例使用铁矿尾砂处理有机染料废水的方法，基本同实施例1，现对处理过程简述如下：
将转炉渣铜尾矿材料去除碎石等杂物，干燥至恒重，粉碎碾细至粒径为0.1～0.8mm，将粉碎后转炉渣铜尾矿材料在浓度为0.015mol/L的稀盐酸中持续缓慢搅拌8min，取出并用清水冲洗、烘干，储存备用，并取一定量样品进行成分分析。
选取700mg/L亚甲基蓝溶液作为模拟染料废水溶液，将该溶液引入到加有5g活化预处理后的转炉渣铜尾矿材料的反应容器中。缓慢搅拌1.2h完成铁尾矿砂对有机染料的吸附过程。在吸附过后的溶液中加入质量百分比浓度为30%的双氧水，双氧水的加入量为0.15mol/L，置于微波装置中催化降解5min。
将反应后溶液进行溶出毒性物测试，根据所选铁矿尾砂的成分分析，选取具有毒性的重金属元素Cr，Mn，Cu和As元素进行反应后溶出毒物测试。
根据以上步骤，所测得亚甲基蓝脱色率和COD随时间变化曲线如图1中的（a）和（b）所示，在5min内，可以实现亚甲基蓝完全脱色，根据COD变化曲线可知，本实施例利用尾矿微波辅助催化氧化技术可以实现污染物完全降解，生化性提高。对比铜铁尾矿和转炉渣铜尾矿可以发现，转炉渣铜尾矿的铁含量明显高于铜铁尾矿，对于亚甲基蓝的降解作用更迅速和彻底。对反应前后溶液进行的溶出毒物测试结果表明，在微波辅助类芬顿降解染料废水过程中，并未有重金属溶出，实现了变废为宝，以废治废的资源化利用。
实施例3
本实施例选取的铁矿尾砂同实施例2，取自于转炉渣铜尾矿（产自黄石大冶）。本实施例使用铁矿尾砂处理有机染料废水的方法，基本同实施例1，现对处理过程简述如下：
将转炉渣铜尾矿材料去除碎石等杂物，干燥至恒重，粉碎碾细至粒径为0.2～1mm，将粉碎后转炉渣铜尾矿材料在浓度为0.02mol/L的稀盐酸中持续缓慢搅拌12min，取出并用清水冲洗、烘干，储存备用，并取一定量样品进行成分分析。
选取偶氮类、三苯甲烷类、噻嗪类混合染料溶液作为模拟废水溶液。将该溶液引入到加有1g活化预处理后的转炉渣铜尾矿材料的反应容器中。缓慢搅拌1.5h完成铁尾矿砂对有机染料的吸附过程。在吸附过后的溶液中加入质量百分比浓度为30%的双氧水，双氧水的加入量为0.5mol/L，置于微波装置中催化降解5min。
将反应后溶液进行溶出毒性物测试，根据所选铁矿尾砂的成分分析，选取具有毒性的重金属元素Cr，Mn，Cu和As元素进行反应后溶出毒物测试。
根据以上步骤，所测得混合染料溶液TOC和COD降解数据如图3中的（a）和（b）所示，从图中可以看出，微波辅助降解5min，可以实现TOC下降35.0%，COD从610mg/L降到230mg/L。反应后溶液进行溶出毒物分析，结果表明：在微波辅助类芬顿降解染料废水过程中，没有重金属溶出，实现了变废为宝，以废治废的资源化利用。
实施例4
本实施例中选取的铁矿尾砂取自于转炉渣铁尾矿（产自黄石大冶），主要成分如表3所示。
表3转炉渣铁尾矿主要成分分析（以氧化物形式计算）
| 成分 | 含量/% | 成分 | 含量/% |
| Fe2O3 | 73.3 | Cr2O3 | 0.425 |
| SiO2 | 8.76 | MnO | 0.417 |
| CaO | 3.88 | PbO | 0.331 |
| ZnO | 3.65 | TiO2 | 0.282 |
| K2O | 1.7 | Nd2O3 | 0.251 |
| Al2O3 | 1.49 | MoO3 | 0.211 |
| MgO | 0.94 | Pr6O11 | 0.207 |
| SO3 | 0.912 | As2O3 | 0.129 |
| P2O5 | 0.804 | Sb2O3 | 0.128 |
| Cl | 0.594 | V2O5 | 0.11 |
| CuO | 0.511 | ZrO2 | 0.109 |
| BaO | 0.462 |
本实施例使用铁矿尾砂处理有机染料废水的方法，基本同实施例1，现对处理过程简述如下：
将转炉渣铁尾矿材料去除碎石等杂物，干燥至恒重，粉碎碾细至粒径为0.2～0.7mm，将粉碎后转炉渣铁尾矿材料在浓度为0.01mol/L的稀盐酸中持续缓慢搅拌10min，取出并用清水冲洗、烘干，储存备用，并取一定量样品进行成分分析。
选取偶氮类、三苯甲烷类、噻嗪类混合染料溶液作为模拟废水溶液。将该溶液引入到加有30g活化预处理后的转炉渣铁尾矿材料的反应容器中。缓慢搅拌0.8h完成铁尾矿砂对有机染料的吸附过程。在吸附过后的溶液中加入质量百分比浓度为30%的双氧水，双氧水的加入量为0.8mol/L，置于微波装置中催化降解5min。
将反应后溶液进行溶出毒性测试；根据所选铁矿尾砂的成分分析，选取具有毒性的重金属元素Cr，Mn，Cu，As，Pb进行反应后溶出毒性测试。
根据以上步骤，所测得混合染料溶液TOC和COD降解数据如图3中的（a）和（b）所示，从图中可以看出，微波辅助降解5min，可以实现TOC降解70.7%，COD从720mg/L降到150mg/L。反应后溶液进行溶出毒性测试，结果如表4所示，表明在微波辅助类芬顿降解染料废水过程中，有重金属溶出，但溶出量极低，远低于我国《综合污水排放标准》（8978-1996）中对重金属浓度的允许排放浓度，实现了变废为宝，以废治废的资源化利用。
表4转炉渣铁尾矿有毒元素溶出含量
| 测定元素 | Cr | Mn | Cu | As | Pb |
| 含量/μg L-1 | 不能检出 | 不能检出 | 0.014 | 不能检出 | 0.005 |
实施例5
本实施例中选取的铁矿尾砂同实施例4，取自于转炉渣铁尾矿（产自黄石大冶）。本实施例使用铁矿尾砂处理有机染料废水的方法，基本同实施例1，现对处理过程简述如下：
将转炉渣铁尾矿材料去除碎石等杂物，干燥至恒重，粉碎碾细至粒径为0.2～0.9mm，将粉碎后转炉渣铁尾矿材料在浓度为0.02mol/L的稀盐酸中持续缓慢搅拌11min，取出并用清水冲洗、烘干，储存备用，并取一定量样品进行成分分析。
将含有有机染料的废水格栅除渣初沉淀之后，取上层清液。此染料废水取自江苏吉华化工有限公司。将上层清液引入到加有4g活化预处理后的转炉渣铁尾矿材料的反应容器中。缓慢搅拌1h完成铁尾矿砂对有机染料的吸附过程。在吸附过后的溶液中加入质量百分比浓度为30%的双氧水，双氧水的加入量为0.5mol/L，置于微波装置中催化降解12min。
将反应后溶液进行溶出毒性测试；根据所选铁矿尾砂的成分分析，选取具有毒性的重金属元素Cr，Mn，Cu，As，Pb进行反应后溶出毒性测试。
根据以上步骤，实际染料废水的COD随时间变化率如图4所示。从图中可以看出，随着降解时间的逐步增加，染料废水（实际废水1）的COD从3100ppm下降至<1800ppm，说明本实施例的处理方法对废水中的污染物进行了有效的降解去除，可生化性显著提高。对反应后溶液进行溶出毒物测试，结果显示毒性元素基本无溶出，表明在微波辅助类芬顿降解染料废水过程中，重金属溶出量极低，实现了变废为宝，以废治废的资源化利用。
实施例6
本实施例中选取的铁矿尾砂同实施例4，取自于转炉渣铁尾矿（产自黄石大冶）。本实施例使用铁矿尾砂处理有机染料废水的方法，基本同实施例1，现对处理过程简述如下：
将转炉渣铁尾矿材料去除碎石等杂物，干燥除湿，粉碎碾细至粒径为0.01～1mm，将粉碎后转炉渣铁尾矿材料在浓度为0.01mol/L的稀盐酸中持续缓慢搅拌10min，取出并用清水冲洗、烘干，储存备用，并取一定量样品进行成分分析。
将含有有机染料的废水自然沉降后，取上层清液。将上层清液引入到加有10g活化预处理后的转炉渣铁尾矿材料的反应容器中。缓慢搅拌1.1h完成铁尾矿砂对有机染料的吸附过程。在吸附过后的溶液中加入质量百分比浓度为30%的双氧水，双氧水的加入量为1.0mol/L，置于微波装置中催化降解30min。
将反应后溶液进行溶出毒性测试；根据所选铁矿尾砂的成分分析，选取具有毒性的重金属元素Cr，Mn，Cu，As，Pb进行反应后溶出毒性测试。
根据以上步骤，实际染料废水的COD随时间变化率如图4所示。从图中可以看出，随着降解时间的逐步增加，染料废水（实际废水2）的COD大幅度下降，说明本实施例的处理方法对废水中的污染物进行了有效的降解，可生化性显著提高。且随着尾矿和双氧水用量的增大，降解的更彻底。对反应后溶液进行溶出毒物测试，结果显示毒性元素基本无溶出，表明在微波辅助类芬顿降解染料废水过程中，重金属溶出量极低，实现了变废为宝，以废治废的资源化利用。
实施例1～6所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，以废治废，资源化合理利用铁矿尾砂于微波辐照下快速活化处理有机染料废水，采用微波辅助Fenton催化降解有机染料，具有很强的氧化能力，能氧化不同种类的有机染料，并且降解速度快，可在短时间内实现染料废水的脱色，TOC下降显著，可生化性提高，相比光催化等方法，该方法受染料浓度色度等影响较小，便于推广应用。
Claims (5)
1.一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其处理步骤为：
（A）将铁矿尾砂干燥、粉碎碾细，并进行活化预处理；
（B）将有机染料废水经格栅除渣初沉淀或自然沉降之后，取上层清液；
（C）将步骤（B）中所得上层清液引入到反应容器中，持续搅拌，所述的反应容器中加有经步骤（A）活化预处理的铁矿尾砂，完成铁矿尾砂对有机染料的吸附过程；
（D）在经步骤（C）处理后的溶液中加入双氧水，置于微波装置中催化降解。
2.根据权利要求1所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于：步骤（A）中所用铁矿尾砂的铁含量大于35%。
3.根据权利要求2所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于：步骤（A）中将铁矿尾砂粉碎碾细至粒径为0.01～1mm；所述的活化预处理操作为：将粉碎后铁矿尾砂在浓度为0.01-0.02mol/L的稀盐酸中持续搅拌8-12min，取出并用清水冲洗、烘干。
4.根据权利要求2或3所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于：步骤（C）中每升上层清液使用1-30g铁矿尾砂进行吸附操作。
5.根据权利要求4所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于：步骤（D）中所用双氧水的质量百分比浓度为30%，双氧水的添加量为0.02-1.0mol/L；所述的催化降解时间为5-30min。
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Granted publication date: 20150722 Termination date: 20220219 |