CN105540818A - 一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，1）向聚乙烯醇废水中加入酸溶液调节其pH为2.0~6.0；2）再加入过氧化氢溶液和催化剂，在搅拌条件下降解聚乙烯醇废水，从而实现聚乙烯醇废水的处理。反应温度50~80℃；过氧化氢溶液质量浓度为20~40%，过氧化氢与聚乙烯醇质量比为1.5~30；所述催化剂由活性炭载体以及载体表面的活性组分构成。本工艺处理高效、低成本、技术简单、处理效果好，废水中聚乙烯醇的去除率达90%以上，大部分的COD可以被去除。

Description

一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法
技术领域
本发明涉及工业废水的处理领域，特别是涉及一种聚乙烯醇废水的处理工艺。
背景技术
聚乙烯醇是一种水溶性高分子化合物，广泛用于印染、聚乙烯醇纤维(维尼纶)的生产以及食品、医药、木材加工、农业、高分子化工等领域中。聚乙烯醇废水具有较大的表面活性，水体易产生泡沫且黏度上升，废水中的聚乙烯醇会促进水体沉积物中重金属的迁移释放，加剧水质的恶化。因此聚乙烯醇废水是一种难降解工业废水。
目前聚乙烯醇废水的处理方法主要有：生化法、吸附法、湿式催化氧化法、光催化氧化法、Fenton氧化法、微波辐射法、臭氧氧化等方法。生化法处理设施占地面积大，处理费用高，经济效益低。吸附法和光催化氧化法对降解低浓度的聚乙烯醇废水效果较好，但处理组成复杂、当浊度高的废水时效果较差。而湿式催化氧化法的反应条件较苛刻，对反应设备的要求较高。Fenton氧化法能较好的处理聚乙烯醇废水，但试剂的加药量大，经济成本高且容易形成铁泥。微波辐射法和臭氧氧化法存在处理费用高、技术难度大或投资高等问题。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是针对目前聚乙烯醇废水预处理技术存在的技术不足，提供一种高效、低成本、工艺技术简单、处理效果好的聚乙烯醇废水处理工艺。使用该技术，废水中聚乙烯醇的去除率达90％以上，大部分的COD可以被去除。该预处理技术为后续其他技术的联用提供条件。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，步骤如下，
1)向聚乙烯醇废水中加入酸溶液调节其pH为2.0～6.0以减小H2O2的分解；所述酸溶液为硫酸、盐酸或者硝酸，质量百分浓度为50～60％。
2)向第一步调节pH值后的聚乙烯醇废水中加入过氧化氢溶液和催化剂，在搅拌条件下降解聚乙烯醇废水，从而实现聚乙烯醇废水的处理；处理过程在常压进行，反应温度为50～80℃；其中，过氧化氢溶液质量浓度为20～40％，过氧化氢与聚乙烯醇质量比为1.5～30；
所述催化剂由活性炭载体以及载体表面的活性组分构成。其中活性炭颗粒大小为8～50目，活性组分为过渡金属及其氧化物，活性组分在催化剂中的含量(质量分率)为0.05～8％，所述过渡金属以铁或者铜为最佳。催化剂按催化剂在废水中浓度为0.5～2.5g/L进行投加。
第2)步搅拌速率为400～1000rpm；反应时间为30～90min。
本发明利用过渡金属及其氧化物在酸性条件下，催化过氧化氢分解产生羟基自由基，利用羟基自由基的强氧化性降解废水中的有机物，同时耦合活性炭对聚乙烯醇的吸附，实现聚乙烯醇废水的高效降解。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明通过耦合活性炭的吸附以及催化作用，利用类Fenton反应，提高废水中聚乙烯醇的去除率。在特定用量范围内，反应经过60min后聚乙烯醇的去除率超过90％，COD去除率超过60％。
2)与普通的Fenton法降解聚乙烯醇的工艺相比，本发明属于非均相反应，无需向体系中添加亚铁离子，催化剂的回收可以通过过滤完成，且无铁泥产生。
3)催化剂采用非贵金属作为活性组分，活性炭作为载体，成本较低。
具体实施方式
本发明过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理工艺，属于非均相催化氧化法。在常压，一定反应温度下向聚乙烯醇废水中，加入酸溶液调节溶液pH后，向反应溶液中加入过氧化氢溶液和固体催化剂，在搅拌条件下，经一定反应时间，实现聚乙烯醇废水的高效降解。
所述的反应温度为50～80℃；所述酸溶液为硫酸、盐酸或者硝酸，优选硫酸，其质量百分浓度为50～60％；溶液pH值调节为2.0～6.0；过氧化氢的质量浓度为20～40％，加入过氧化氢的量为过氧化氢/聚乙烯醇(质量比)为1.5～30。
所述的催化剂以活性炭为载体，铁、铜等过渡金属及其氧化物中的一种或几种作为活性组分，活性组分在催化剂中的含量(质量分率)为0.05～8％，催化剂的投加量为0.5～2.5g/L(催化剂质量和废水体积之比)。
第2)步搅拌速率为400～1000rpm；反应时间为30～90min。
其中废水中聚乙烯醇的测定可以采用分光光度法。在硼酸存在的情况下，聚乙烯醇与碘反应生成稳定的蓝绿色化合物，在690nm处测定其吸光度，即可计算出PVA的含量。具体操作如下：
取适量废水置于50mL比色管中，加蒸馏水稀释至25mL左右，再加入硼酸15mL、碘液3mL后定容至50mL，在20℃条件下于690nm处测定其吸光度，根据PVA标准曲线计算废水中PVA的浓度。
PVA标准曲线为：C＝30.864×Abs–0.045，R2＝0.9996。
PVA的去除率按下式计算：
X P V A = c o - c t c 0 × 100 % ;
式中，XPVA为PVA去除率，％；Ct为任意时刻PVA溶液浓度，mg/L；C0为初始PVA溶液浓度，mg/L。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1：
将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到70℃，采用50％(w％)的H2SO4溶液调节溶液pH至2.0，加入铁-活性炭催化剂0.2g，30％的过氧化氢溶液8mL，在900rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为97％，COD去除率为77.6％
实施例2：
将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到50℃，采用50％(w％)的H2SO4溶液调节溶液pH至3.0，加入铁-活性炭催化剂0.1g，30％的过氧化氢溶液8mL，在700rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为91％，COD去除率为68.6％
实施例3：
将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到70℃，采用60％(w％)的H2SO4溶液调节溶液pH至3.0，加入铜-活性炭催化剂0.3g，30％的过氧化氢溶液6mL，在500rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为94.5％，COD去除率为73.3％
实施例4：
将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到80℃，采用60％(w％)的H2SO4溶液调节溶液pH至4.0，加入锰-活性炭催化剂0.3g，30％的过氧化氢溶液6mL，在900rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为90.8％，COD去除率为65.6％。
本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (4)

1.一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于：步骤如下，
1）向聚乙烯醇废水中加入酸溶液调节其pH为2.0~6.0；
2）向第一步调节pH值后的聚乙烯醇废水中加入过氧化氢溶液和催化剂，在搅拌条件下降解聚乙烯醇废水，从而实现聚乙烯醇废水的处理；处理过程在常压进行，反应温度为50~80℃；其中，过氧化氢溶液质量浓度为20~40%；过氧化氢与废水中聚乙烯醇质量比为1.5~30；
所述催化剂由活性炭载体和载体表面的活性组分构成；其中活性炭颗粒大小为8~50目，活性组分为过渡金属及其氧化物，活性组分在催化剂中的质量含量为0.05~8%，催化剂按在废水中浓度为0.5~2.5g/L进行投加。
2.根据权利要求1所述的过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于：第2）步搅拌速率为400~1000rpm；反应时间为30~90min。
3.根据权利要求1所述的过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于：所述酸溶液为硫酸、盐酸或者硝酸，质量百分浓度为50~60%。
4.根据权利要求1所述的过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于：所述过渡金属为铁或者铜。
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