CN106809920A - 一种用于深度处理农药废水的Fe‑C微电解‑电Fenton工艺方法 - Google Patents

一种用于深度处理农药废水的Fe‑C微电解‑电Fenton工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于深度处理农药废水的Fe‑C微电解‑电Fenton工艺，首先采用Fe‑C微电解进行预处理，然后结合电Fenton达到高效去除CODCr的效果。采用Fe‑C微电解进行预处理，结合电Fenton较强的氧化降解性能，达到农药废水去除CODCr的目的。该法应用于农药废水的深度处理，具有较强的氧化降解絮凝效果，废水的CODCr去除率高。

Description

一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺 方法
技术领域
本发明涉及一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺。
技术背景
农药废水通常具有污染物浓度较高，毒性大，含有许多难以生物降解的物质等特点；随着我国农业、农药产业的发展，我国农药产量位居全球第一，产生的农药废水达到几亿吨，农药废水所引起的环境污染、生态系统恶化问题也日趋引起人们的重视。因此，研究农药废水处理的新方法、新工艺具有重要意义。
研究发现，Fe-C微电解结合了絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种综合效应，能有效地去除污染物提高废水的可生化性。微电解反应过程中产生的大量的初生态的Fe2 +和原子H具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环；微电池电极周围的电场效应也能使溶液中的带电离子和胶体附集并沉积在电极上而除去；另外反应产生的Fe2+ 、Fe3 +及其水合物具有强烈的吸附絮凝活性，能进一步提高处理效果。在有机物浓度大、高毒性、难生化废水的处理方面，可大幅度降低废水的CODCr。
而电Fenton氧化技术结合了电解与Fenton氧化效应，产生大量具有强氧化性能的羟基自由基，不仅可以节约水处理中吸附剂、絮凝剂等其他试剂的费用，且由于铁盐的引入，使电导率提高，导电性能强，因此不但有机物降解效率大幅度提高，且更能节省电耗。电Femon法用于有机物降解有着良好的前景。
基于此，采用电Fenton强化Fe-C微电解工艺，充分利用了Fe-C微电解的酸性环境及二价铁产物，通过投加H2O2和阴极曝气电解自产H2O2达到强化氧化降解效应，该法克服了Fe-C微电解技术由于原电池效应产生的电流电压较小导致处理时间较长的局限，解决了Fenton氧化中H2O2投加量较大的问题，综合发挥了原电池效应、电解、Fenton氧化等作用对农药废水进行处理，达到高效降低农药废水CODCr目的。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺。
一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺，其特征在于，首先采用Fe-C微电解进行预处理，然后结合电Fenton达到高效去除CODCr的效果。
具体方法为：往250 mL电解槽中，加入100 g Fe-C微电解材料，然后加入100 g用10 %稀硫酸溶液调节pH为2-4的农药废水，使水位浸没材料上方1-2 cm，曝气微电解0.5-2h；再加入10-30 mg/L的H2O2，阴极曝气进行电解5-10 min，加入10 %氧化钙悬浊液调节pH7，然后测其CODCr。
所述的Fe-C微电解材料为采用活性炭粉与铁粉层层包覆的稳定的球状材料。
电解阴阳极均为石墨电极板。
电解电压采用15-30V，基板间距为3-5cm。
电Fenton过程，既投加一部分的H2O2，又采用阴极曝气自发产生H2O2。
本发明提供的Fe-C微电解-电Fenton工艺主要应用于农药废水的深度处理，也适用于其他工业用水。
采用Fe-C微电解进行预处理，结合电Fenton较强的氧化降解性能，达到农药废水去除CODCr的目的。其中Fe-C微电解材料为活性炭和铁粉层层包覆呈圆球状；电Fenton中电极板均为石墨电极板。
具体操作过程为：
（a）将多孔布气头放在电解槽阴极底部，加入一定量的Fe-C微电解材料，然后加入农药废水（已调节pH：2-4）使水位浸没材料上方2cm左右，曝气微电解0.5-2h。
Fe-2e-Fe2+;
O2+4H++2e-2H2O
（b）再加入适量的H2O2，采用阴极曝气进行电解5-10min。
O2+2H++2e-H2O2
Fe2++H2O2+H+Fe3++H2O+•OH
（c）采用10 %氧化钙悬浊液调节（b）中废水的pH，取上层清液，进行CODCr检测。
本发明通过结合Fe-C微电解在酸性条件下产生的原电池效应和电Fenton中的电解与Fenton氧化作用，能够有效降解有机物去除CODCr。
其中Fe-C微电解材料采用活性炭粉与铁粉层层包覆的稳定的球状材料，有效降低了悬浊物的产生，曝气装置的引入，一方面减少了危险气体氢气的产生，另一方面可以高效地去除污水中因Fe-C微电解、电Fenton氧化处理而生成的悬浮性有机物和胶体，从而脱除污水中的污染物和溶解性的难生物降解的有机物，其中活性炭粉也会产生一定的吸附效果；再采用石墨电极电Fenton强化降解有机物，其中采用阴极曝气可生成H2O2产物，降低了H2O2的投加量，并且充分利用了 Fe-C微电解产生的Fe2+的催化活性，产生强氧化性的羟基自由基；采用10 %氧化钙悬浊液作为碱液既可调节废水的pH，也可对废水中胶体微粒有助凝的作用，作为颗粒核增重剂，加速不溶物的分离。
该法应用于农药废水的深度处理，具有较强的氧化降解絮凝效果，废水的CODCr去除率高。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
将Fe-C微电解和电Fenton相结合，综合发挥原电池效应、电解、Fenton氧化达到高效地降低了农药废水CODCr目的。
Fe-C微电解材料采用活性炭粉与铁粉层层包覆的稳定的球状材料，代替铁、碳粉可有效降低悬浊物的产生，活性炭粉还可以起到一定的吸附效果。
微电解后采用电Fenton，可以有效利用Fe-C微电解时产生的二价铁离子，将其作为催化剂与H2O2结合，产生强氧化性的羟基自由基，提高了H2O2氧化效果。
电Fenton中采用投加H2O2和阴极曝气相结合，降低了H2O2的投加量。
电Fenton中阴阳极采用石墨电极，代替Al-C电极，可以减少对极板的损耗，有效降低了电极的成本，并且避免了Al(OH)3污泥的产生和废水中Al3+含量超标带来的毒害作用。
采用10 %氧化钙悬浊液作为碱液既可调节废水的pH，也可对废水中胶体微粒有助凝的作用，作为颗粒核增重剂，加速不溶物的分离。
本发明的Fe-C微电解和电Fenton工艺不仅可用于农药废水的深度处理，还可用于其他工业废水的处理，在水处理行业具有一定的借鉴意义。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
在100 g农药废水中，首先用10 %稀硫酸调节废水pH为3，然后先曝气Fe-C微电解2h，加入10 %氧化钙悬浊液调节pH 7，然后测其CODCr。实验测得单独Fe-C微电解，CODCr从230 mg/L降至68 mg/L，CODCr去除率达到70.4%。
实施例2
在100 g农药废水中，首先用10 %稀硫酸调节废水pH为3，然后采用阴极曝气电解15min（其中极板电压为15V，板间距为4cm），加入10 %氧化钙悬浊液调节pH 7，然后测其CODCr。实验测得：单独C-C电解，CODCr从230 mg/L降至99 mg/L，CODCr去除率达到57.0%。
实施例3
在100 g农药废水中，首先用10 %稀硫酸调节废水pH为3，加入40mg/L的硫酸亚铁和20mg/L的H2O2，然后采用阴极曝气电解15 min（其中极板电压为15V，板间距为4cm），加入10 %氧化钙悬浊液调节pH 7，然后测其CODCr。 实验测得：单独电Fenton电解，CODCr从230 mg/L降至73 mg/L，CODCr去除率达到68.3%。
实施例4
往250 mL电解槽中，加入100 g Fe-C微电解材料，然后加入100 g用10 %稀硫酸溶液调节pH为3的农药废水，使水位浸没材料上方2 cm，曝气微电解1h；再加入20 mg/L的H2O2，阴极曝气进行电解5 min（其中极板电压为15V，板间距为4cm），加入10 %氧化钙悬浊液调节pH7，然后测其CODCr。实验测得：将Fe-C微电解与电Fenton相结合，CODCr从230 mg/L降至10mg/L，CODCr去除率达到95.7%。
实施例5
往250 mL电解槽中，加入100 g Fe-C微电解材料，然后加入100 g用10 %稀硫酸溶液调节pH为3的农药废水，使水位浸没材料上方2 cm，曝气微电解1h；再加入20 mg/L的H2O2，阴极曝气进行电解10 min（其中极板电压为15V，板间距为4cm），加入10 %氧化钙悬浊液调节pH7，然后测其CODCr。实验测得：将Fe-C微电解与电Fenton相结合，CODCr从230 mg/L降至3 mg/L，CODCr去除率达到98.7%。
实施例研究表明：将Fe-C微电解与电Fenton相结合的工艺，一方面降低了Fe-C电解的时间，如实施例1与实施例4对比，电Fenton强化微电解工艺微电解时间降低1h，其CODCr去除率由原来的70.4%升至95.7%；另一方面，与单独Fe-C微电解、C-C电解、电Fenton相比，电Fenton强化Fe-C微电解工艺展现了更好的降解有机物去除CODCr的效果，CODCr 可降至0左右。该法克服了Fe-C微电解技术由于原电池效应产生的电流电压较小导致处理时间较长的局限，解决了Fenton氧化中H2O2投加量较大的问题，综合发挥了原电池效应、电解、Fenton氧化等作用对农药废水进行处理，达到高效降低农药废水CODCr目的。

Claims (6)

1.一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺，其特征在于，首先采用Fe-C微电解进行预处理，然后结合电Fenton达到高效去除CODCr的效果。
2. 如权利要求1所述一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺，其特征在于，具体方法为：往250 mL电解槽中，加入100 g Fe-C微电解材料，然后加入100 g用10%稀硫酸溶液调节pH为2-4的农药废水，使水位浸没材料上方1-2 cm，曝气微电解0.5-2 h；再加入10-30 mg/L的H2O2，阴极曝气进行电解5-10 min，加入10 %氧化钙悬浊液调节pH 7，然后测其CODCr。
3.如权利要求2所述一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺，其特征在于，所述的Fe-C微电解材料为采用活性炭粉与铁粉层层包覆的稳定的球状材料。
4.如权利要求2所述一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺，其特征在于，电解阴阳极均为石墨电极板。
5.如权利要求2所述一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺，其特征在于，电解电压采用15-30V，基板间距为3-5cm。
6.如权利要求2所述一种用于深度处理农药废水的Fe-C微电解-电Fenton工艺，其特征在于，电Fenton过程，既投加一部分的H2O2，又采用阴极曝气自发产生H2O2。
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