CN104548914A - 一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法 - Google Patents

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李代文
周风雅
巩飞
林佳成
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陈文兴
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Abstract

本发明公开了一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法。其特征在于将二氧化硫通入印染废水中，并加入负载柠檬酸铁的活性碳纤维和氧化剂，实现综合处理二氧化硫和印染废水的目的。本发明将废气二氧化硫用于治理印染废水，不仅加速了印染废水的处理，而且有效治理了废气二氧化硫，达到了以废治废、变废为宝的目的。本发明方法简单，成本低，效果明显，pH适应范围广，且无二次污染，可应用于二氧化硫废气和工业印染废水的处理。

Description

一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法
技术领域
本发明涉及一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法，属于废气、废液处理技术领域。
技术背景
据统计，我国纺织工业每年产生的废水高达20多亿吨，其中印染废水占80%。印染废水碱性大、有机污染物含量高、色度深，属于难处理的工业废水，因此，如何高效的处理印染废水是目前急需解决的重大问题。而高级氧化技术作为一种新型氧化技术被广泛应用于印染废水的处理。而对于高级氧化技术而言，如何拓宽pH适应范围，加快反应速率，降低反应成本，减小二次污染成为科学研究中的热点问题。在高级氧化技术中，以活性碳纤维为载体负载过渡金属络合物的催化剂备受关注，以这种催化剂为基础的催化氧化体系能很好的拓宽反应pH值范围，并解决金属氢氧化物淤泥带来的二次污染问题。例如：申请号201310234834.4“基于8-羟基喹啉铁改性活性碳纤维的制备方法及应用”公开了一种负载8-羟基喹啉铁的活性碳纤维催化剂的制备方法。申请号200810059241.8“一种有机废水的处理方法”公开了一种负载有金属酞菁的活性炭材料吸附氧化降解有机污染物的工艺。
二氧化硫是一种危害性极大的大气污染物，主要来自燃煤、有色金属冶炼、化工生产的烟气和铁矿烧结等。根据中国国家统计局公报，我国2007年二氧化硫生产量为4345.42万吨，排放量为2119.75万吨，是世界上最大的二氧化硫排放国。而当空气中二氧化硫含量超标时，不仅危害人类健康和动植物生长，而且会形成酸雾酸雨，对土壤、空气、建筑、森林以及水质产生严重危害。
二氧化硫的处理方法有很多，其中最简单最有效的方法就是碱液吸收法。让二氧化硫烟气与氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液、碳酸钠溶液、氨水等反应，使之变成无害的物质并从烟气中分离出来。例如：申请号：200910043567.6为“一种循环吸收废气中二氧化硫制取无水亚硫酸钠的方法”公开的是利用水洗、中和、重结晶制取无水亚硫酸钠方法。申请号:201110039377.4为“氨法-铁塔常压捕集吸收二氧化硫生产硫酸铵工艺”公开的是使用稀氨水处理二氧化硫废气并结晶制取硫酸铵的方法。另外一种常用处理二氧化硫烟气的方法就是氧化二氧化硫并制取有应用价值的硫酸或硫酸盐。例如：申请号：201210020951.6为“一种二氧化硫制备硫酸的方法”公开的是使用催化剂将富集的二氧化硫与氧气反应制备发烟硫酸的工艺。申请号03135926.4“用软锰矿和菱锰矿吸收二氧化硫废气制取硫酸锰的方法”公开的是使用软锰矿矿浆吸收二氧化硫并用菱锰矿调节pH值制取硫酸锰。
但上述常用的处理二氧化硫的方法处理成本高，生产效率低，反应条件苛刻，不利于大规模生产应用。本发明将二氧化硫通入到含有负载柠檬酸铁的活性碳纤维和氧化剂的印染废水中，不仅加速了印染废水的处理，而且有效治理了废气二氧化硫，处理方法十分简单，且无二次污染，实现以废治废、变废为宝的目的，应用前景十分广阔。
发明内容
为了解决废气二氧化硫和工业废水二氧化硫的污染问题，综合了处理两种污染物的工艺，采用印染废水吸收二氧化硫烟气，通过加入负载柠檬酸铁的活性碳纤维和氧化剂，实现综合处理二氧化硫和印染废水的目的。具体技术方案如下：
一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法，将二氧化硫通入印染废水中，并加入负载柠檬酸铁的活性碳纤维和氧化剂，处理二氧化硫和印染废水。
进一步的，具体步骤如下：
步骤（1）：在20-300C下，将活性碳纤维在浓硝酸溶液中浸渍12-24小时，然后洗净并烘干，制得预处理的活性碳纤维；
步骤（2）：在20-300C下，将5-20g预处理的活性碳纤维浸渍于1-20mmol/L柠檬酸三钠的溶液中12-24h，取出纤维后再浸渍于1-20mmol/L三氯化铁的溶液中12-24h，然后，将纤维取出，洗净并烘干，即可制得负载柠檬酸铁的活性碳纤维；
步骤（3）：向含有1-100μmol/L的染料、pH为3-11的染料废水中通入二氧化硫，然后再加入上述负载柠檬酸铁的活性碳纤维和氧化剂，在温度为10-100oC下搅拌振荡5-30min，处理二氧化硫和印染废水。其中二氧化硫的量为5-150ppm，催化剂负载柠檬酸铁的活性碳纤维的量为0.5-50g/L，氧化剂的量为0.1-10mmol/L；
步骤（4）：反应结束后，回收使用过的负载柠檬酸铁的活性碳纤维，将其烘干重复步骤（3）。
进一步的，所述二氧化硫的含量按摩尔比计，控制在待处理有机废水中有机污染物的1-100倍。
进一步的，所述的氧化剂是过硫酸盐、过一硫酸氢盐、双氧水、臭氧中的一种或它们的组合。
进一步的，所述的氧化剂的含量按摩尔比计，是待处理有机废水中有机污染物的1-60倍。
进一步的，所述的浓硝酸为硝酸与水的体积比为1:2-1:4的硝酸。
进一步的，所述的活性碳纤维包括粘胶基活性碳纤维、聚丙烯晴基活性碳纤维、沥青基活性碳纤维和酚醛基活性碳纤维。
进一步的，二氧化硫通入体系后，二氧化硫转化为亚硫酸盐或亚硫酸氢盐，从安全方便角度考虑，实验过程中，直接用亚硫酸钠代替二氧化硫烟气。
进一步的，反应温度一般在10-1000C之间，优选40-600C。
与现有技术相比，本发明的优点有：（1）二氧化硫被氧化处理的同时，可以加速印染废水的处理，实现以废治废、变废为宝的目的；（2）印染废水呈碱性，可以作为吸收二氧化硫的优良溶剂；（3）反应的pH适应范围广，且催化剂活性高；（3）催化剂纤维可以重复使用，且无二次污染，达到绿色环保的效果；（4）所需的反应条件温和，无需光照、超声等条件，在10-100oC的条件下，反应10-30min,即可快速处理印染废水和二氧化硫。
附图说明
图1是催化体系对不同染料的降解效果图；
图2是不同染料废水中二氧化硫的去除效果图。
具体实施方式
    下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的综合处理二氧化硫和印染废水的方法，处理过程如下：向含有1-100μmol/L的染料、pH为3-11的染料废水中通入二氧化硫烟气，并加入负载柠檬酸铁的活性碳纤维和氧化剂，在温度为10-100oC下搅拌振荡5-30min，去除二氧化硫和印染废水。其中二氧化硫的量为5-150ppm，负载柠檬酸铁的活性碳纤维的量为0.5-50g/L，氧化剂的量为0.1-10mmol/L。
实施例一
在250C下，将活性碳纤维浸渍在硝酸与水的体积比为1:4的硝酸溶液中12小时，然后洗净纤维并烘干，制得预处理的活性碳纤维。
再在250C下，将5g预处理的活性碳纤维泡在2mmol/L柠檬酸三钠的溶液中6h，取出纤维后再泡在2mmol/L三氯化铁的溶液中6h，洗净纤维并烘干，制得负载柠檬酸铁的活性碳纤维。
据试验显示，在50ml浓度为50μmol/L的3BF活性艳红、pH为10的染料废水中，分别加入过硫酸钾和亚硫酸钠，使它们的浓度分别为0.5mmol/L和1mmol/L，再加入0.1g负载柠檬酸铁的活性碳纤维，在温度为500C下，振荡反应10min，二氧化硫和染料的去除率可分别达到95.5%和96.4%。如图1和2所示。
实施例二
在250C下，将活性碳纤维浸渍在硝酸与水的体积比为1:4的硝酸溶液中12小时，然后洗净纤维并烘干，制得预处理的活性碳纤维。
再在250C下，将5g预处理的活性碳纤维泡在2mmol/L柠檬酸三钠的溶液中6h，取出纤维后再泡在2mmol/L三氯化铁的溶液中6h，洗净纤维并烘干，制得负载柠檬酸铁的活性碳纤维。
据试验显示，在50ml浓度为50μmol/L的OR1酸性红、pH为11的染料废水中，分别加入过硫酸钾和亚硫酸钠，使它们的浓度分别为0.5mmol/L、1mmol/L，再加入0.1g负载柠檬酸铁的活性碳纤维，在温度为500C下，振荡反应10min，二氧化硫和染料的去除率可分别达到96.1%和97.3%。如图1和2所示。
实施例三
在250C下，将活性碳纤维浸渍在硝酸与水的体积比为1:4的硝酸溶液中12小时，然后洗净纤维并烘干，制得预处理的活性碳纤维。
再在250C下，将5g预处理的活性碳纤维泡在2mmol/L柠檬酸三钠的溶液中6h，取出纤维后再泡在2mmol/L三氯化铁的溶液中6h，洗净纤维并烘干，制得负载柠檬酸铁的活性碳纤维。
据试验显示，在50ml浓度为50μmol/L的AO7酸性橙、pH为7的染料废水中，分别加入过硫酸钾和亚硫酸钠，使它们的浓度分别为0.5mmol/L、1mmol/L，再加入0.1g负载柠檬酸铁的活性碳纤维，在温度为500C下，振荡反应10min，二氧化硫和染料的可分别达到97.3%和99.1%。如图1和2所示。
实施例四
在250C下，将活性碳纤维浸渍在硝酸与水的体积比为1:4的硝酸溶液中12小时，然后洗净纤维并烘干，制得预处理的活性碳纤维。
再在250C下，将5g预处理的活性碳纤维泡在2mmol/L柠檬酸三钠的溶液中6h，取出纤维后再泡在2mmol/L三氯化铁的溶液中6h，洗净纤维并烘干，制得负载柠檬酸铁的活性碳纤维。
据试验显示，在50ml浓度为50μmol/L的X-3B活性红、pH为5的染料废水中，分别加入过硫酸钾和亚硫酸钠，使它们的浓度分别为0.5mmol/L、1mmol/L，再加入0.1g负载柠檬酸铁的活性碳纤维，在温度为500C下，振荡反应10min，二氧化硫和染料的可分别达到95.2%和96.6%。如图1和2所示。
实施例五
在250C下，将活性碳纤维浸渍在硝酸与水的体积比为1:4的硝酸溶液中12小时，然后洗净纤维并烘干，制得预处理的活性碳纤维。
再在250C下，将5g预处理的活性碳纤维泡在2mmol/L柠檬酸三钠的溶液中6h，取出纤维后再泡在2mmol/L三氯化铁的溶液中6h，洗净纤维并烘干，制得负载柠檬酸铁的活性碳纤维。
据试验显示，在50ml浓度为50μmol/L的MB亚甲基蓝、pH为3的染料废水中，分别加入过硫酸钾和亚硫酸钠，使它们的浓度分别为0.5mmol/L、1mmol/L，再加入0.1g负载柠檬酸铁的活性碳纤维，在温度为500C下，振荡反应10min，二氧化硫和染料的可分别达到98.5%和99.1%。如图1和2所示。

Claims (4)

1.一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法，其特征在于：将二氧化硫通入印染废水中，并加入负载柠檬酸铁的活性碳纤维和氧化剂，处理二氧化硫和印染废水。
2.如权利要求1所述的一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法，其特征在于：所述二氧化硫的含量按摩尔比计，控制在待处理有机废水中的有机污染物的1-100倍。
3.如权利要求1所述的一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法，其特征在于：所述的氧化剂是过硫酸盐、过一硫酸氢盐、双氧水、臭氧中的一种或它们的组合。
4.如权利要求1所述的一种综合处理二氧化硫和印染废水的方法，其特征在于：所述的氧化剂的含量按摩尔比计，是待处理有机废水中的有机污染物的1-60倍。
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