CN108503097B

CN108503097B - 一种有机物污染水的处理方法

Info

Publication number: CN108503097B
Application number: CN201810218040.1A
Authority: CN
Inventors: 田森林; 宋玉新; 李英杰; 胡学伟; 黄建洪; 宁平
Original assignee: Kunming University of Science and Technology
Current assignee: Kunming University of Science and Technology
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2021-04-09
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: CN108503097A

Abstract

本发明公开一种有机物污染水的处理方法，属于有机物水污染修复领域。本发明所述方法为：向有机物污染水中加入硫酸盐和活性炭得混合溶液，将所得混合溶液移至电解槽的阳极室中并调节调节混合溶液的pH≤7；开启电解槽反应器并辅以机械搅拌以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理。本发明以硫酸盐为原料药剂，电解槽电解硫酸盐产生的过硫酸盐氧化降解处理土壤中的有机污染物，原料硫酸盐药剂以中性盐‑氧化态过硫酸盐‑中性盐的形式转化，可被循环利用，无需额外补充，药剂使用成本低；本发明所述方法可对各种有机物污染水体进行高效修复及行业有机污废水有效处理，适用范围广。

Description

一种有机物污染水的处理方法

技术领域

本发明涉及一种有机物污染水的处理方法，属于有机物水污染修复领域。

背景技术

从事工农业生产和生活的过程中，释放到环境中的各种有毒有害有机物质通过大气沉降、污水灌溉、渗透、降水和地表径流等多种直接或间接途径进入水体中，致使水体污染和水质恶化；另外，对于石化、印染、农药等行业，生产过程中也会伴随大量特征有机污废水的产生。对已被污染的水体开展治理和修复，对行业生产过程中产生的特征有机污废水经处理达标后排放，关乎动植物和人类的生命健康及生态环境和社会的可持续发展。

处理污废水的技术方法有物理法、生物法、化学法等手段，其中，近年来发展起来的新型高级化学氧化技术-过硫酸盐活化技术在土壤和水体有机污染修复的研究应用越来越广泛，化学氧化修复技术由于其高效性、低选择性、修复周期短等因素而受到重视。在公开的有关过硫酸盐修复有机污废水的专利方面，发明专利CN 101525178 B公开了高温印染废水的处理方法、CN 102241454 A公开了一种基于过硫酸盐热活化技术原位修复受污染的地下水的方法、CN 105174416 B公开了一种基于负载型活性炭催化过硫酸盐降解二氯喹啉酸有机污染物的方法、CN 104667870 B公开了一种利用过硫酸盐及负载铁锰双相复合氧化石墨烯去除水中内分泌干扰物的方法、CN 104667871 B公开了一种利用铈铁双相负载氧化石墨烯激活单过硫酸盐去除水中内分泌干扰物的方法、CN 102633349 B公开了非均相硫酸自由基氧化处理水中微量难降解有机物的方法、CN 103896388 A公开了一种利用双催化剂非均相活化过硫酸盐处理有机废水的方法、CN 104129841 B公开了一种活化剂复合材料活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法、CN 105668758 A公开了一种原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的方法、CN 101774674 B公开了过硫酸盐处理难降解有机废水的方法、CN 103752601 B 公开了一种用于修复土壤和/或水中有机化合物污染的方法和CN104445570 B公开了一种过硫酸盐-过氧化钙双氧化剂去除多环芳烃类物质甲基萘的方法，上述专利均涉及直接采用过硫酸盐或通过活化过硫酸盐氧化降解处理水中的有机污染物，直接使用过硫酸盐为化学修复药剂，对水中有机污染物的氧化降解去除率很大程度取决于过硫酸盐的用量，水中污染物含量较高，为取得理想的修复效果，过硫酸盐的投加量也要随之加大，过硫酸盐来源于电解法生产，过硫酸盐的用量大，也意味着更多的能耗，致使直接使用过硫酸盐的修复成本高；另外，为提高修复效率CN 105174416 B基于负载型活性炭、CN104667870利用负载铁锰双相复合氧化石墨烯、CN 104667871 B利用铈铁双相负载氧化石墨烯催化活化过硫酸盐的手段，存在活化剂重金属浸出，活化性能下降及活化剂合成应用成本较高的问题；CN 102633349 B利用纳米零价铁、CN 103896388 A利用纳米氧化铜和纳米零价铁、CN 104129841 B纳米零价铁和生物炭催化活化过硫酸盐的手段，存在活化剂溶解损耗，活化性能下降及活化剂合成应用成本较高的问题；CN 105668758 A利用原位掺硫活性炭、CN 101774674 B直接利用活性炭催化活化过硫酸盐，存在活化剂活化能力下降及不可循环利用其活化过硫酸盐的问题；另外，还存在活化剂不可回收循环利用，如CN103752601 B，及修复周期相对较长的问题，如CN 104445570 B。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机物污染水的处理方法，该方法绿色环保、节能降耗、降低有机污染水的修复成本，缩短修复周期；具体包括以下步骤：

（1）向有机物污染水中加入硫酸盐和活性炭得混合溶液；

（2）将所得混合溶液移至电解槽的阳极室并调节混合溶液的pH≤7；

（3）开启电解槽并辅以机械搅拌作用，以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理。

优选的，本发明所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、硫酸铵中的至少一种，且在混合溶液中硫酸盐的浓度为10~120g/L。

优选的，本发明所述的活活性炭为煤质活性炭或生物质活性炭，且在混合溶液中活性炭的浓度为0.5~2g/L。

优选的，本发明所述的活性炭为颗粒活性炭、粉末活性炭或活性炭纤维。

优选的，本发明所述电解槽的阴极室和阳极室由板状阳离子交换膜分隔开来；其中，阳极选用纯铂、钛基镀铂或石墨电极，阴极选用石墨或钛电极。

优选的，本发明所述电解槽的阳极电流密度至少为0.5A/cm²，电解温度为30~50℃，电解时间为2~4h。

优选的，本发明所述机械搅拌的转速为60~180r/min。

本发明的原理：

本发明利用活性炭(AC)催化活化过硫酸盐产生具有强氧化性SO4·^-，基本原理如下：

AC—OOH + S₂O8^2- → SO4·^-+ HSO4^-+ AC—OO· (1)

AC—OOH + S₂O8^2- → SO4·^-+ HSO4^-+ AC—O· (2)

SO4·^-具有较高的氧化还原电势，如下式(3)，可以较高效的降解有机污染物。

SO4·^- + e^- → SO4^2-，2.5 - 3.1 V (3)

另外，电解槽的电解温度维持在30~50℃，对电解产生的过硫酸盐起到热活化作用，其基本原理如下式(4)。

S₂O8^2-+ heat → 2SO4·^-(4)

活性炭(AC)催化活化及热活化过硫酸盐产生具有强氧化性SO4·^-，从而提高了过硫酸盐对有机污染水的修复效率。

此外，活性炭自身含有金属灰分，也可能存在金属或者金属离子活化过硫酸盐产生强氧化性SO4·^-的活化过程；活性炭加入到有机物污染水中形成非均相混合体系，待完成对有机污染水体的修复，可对活性炭实现回收和循环利用。

本发明的有益效果是：

（1）本发明以硫酸盐为原料药剂，直接利用电解槽电解硫酸盐产生的过硫酸盐氧化降解处理水中的有机污染物，原料硫酸盐药剂以中性盐-氧化态过硫酸盐-中性盐的形式转化，可被循环利用，无需额外补充，药剂使用成本低。

（2）活性炭(AC)催化活化及热活化过硫酸盐产生具有强氧化性SO4·^-，从而提高了过硫酸盐对有机污染水的修复效率，活性炭加入到有机物污染水中形成非均相混合体系，待完成对有机污染水体的修复，可对活性炭实现回收和循环利用。

（3）本发明中用于催化活化过硫酸盐的活性炭始终在电场氛围中，电场作用下会使活性炭表面的含氧官能团增加，即在电场作用下，不仅提高活性炭活化过硫酸盐降解有机污染物的能力，而且保持活性炭活化过硫酸盐的能力。

（4）本发明可对各种有机物污染水体进行高效修复及行业有机污废水有效处理，适用范围广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

对某一含苯160mg/kg、苯并[α]芘110mg/kg污染水体进行修复处理，具体操作步骤如下：

（1）向有机物污染水中加入硫酸镁和活性炭纤维得混合溶液；其中，硫酸镁的浓度为120g/L，活性炭纤维的浓度为2g/L。

（2）将所得混合溶液移至电解槽的阳极室并调节混合溶液的pH≤7。

（3）开启电解槽反应器并辅以机械搅拌作用下电解混合溶液以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理；其中，电解槽反应器阴极室和阳极室以板状Nafion117型全氟磺酸阳离子交换膜为隔膜，维持电解槽的电解温度为30℃，机械搅拌的转速为90r/min，电解槽的阳极选用钛基镀铂电极，阴极选用钛电极，阳极电流密度为1.5A/cm²，电解3h。

经紫外光谱仪检测，修复后的水体中含苯1.2mg/kg、苯并[α]芘1.5mg/kg，表明本发明对上述污染水体的修复效果理想。

实施例2

对某一含三氯乙烯150mg/L、四氯乙烯120mg/L污染水体进行修复处理。具体操作步骤如下：

（1）向有机物污染水中加入硫酸铵和颗粒活性炭得混合溶液；其中，硫酸铵的浓度为100g/L，颗粒活性炭的浓度为1.5g/L。

（3）开启电解槽反应器并辅以机械搅拌作用下电解混合溶液以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理；其中，电解槽反应器阴极室和阳极室以板状Nafion427型全氟磺酸阳离子交换膜为隔膜，维持电解槽的电解温度为30℃，机械搅拌的转速为60r/min，电解槽的阳极选用石墨电极，阴极选用钛电极，阳极电流密度为1.4A/cm²，电解2.5h。

经紫外光谱仪检测，修复后的水体中含三氯乙烯2.6mg/L、四氯乙烯2.1mg/L，表明本发明对上述污染水体的修复效果理想。

实施例3

对某一含苯胺320mg/L污染水体进行修复处理。具体操作步骤如下：

（1）向有机物污染水中加入硫酸钾和粉末活性炭得混合溶液；其中，使硫酸钾的浓度为80g/L，粉末活性炭的浓度为2g/L。

（3）开启电解槽反应器并辅以机械搅拌作用下电解混合溶液以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理，其中，电解槽反应器阴极室和阳极室以板状聚四氟乙烯阳离子交换膜为隔膜，维持电解槽的电解温度为50℃，机械搅拌的转速为120r/min，电解槽的阴、阳极均选用石墨电极，阳极电流密度为1.2A/cm²，电解3h。

经高效液相色谱检测，修复后的水体中含苯胺0.9mg/L，表明本发明对上述污染水体的修复效果理想。

实施例4

对某一含苯酚360mg/L污染水体进行修复处理。具体操作步骤如下：

（1）向有机物污染水中加入硫酸钠和活性炭纤维活性炭得混合溶液；其中，硫酸钠的浓度为10g/L，活性炭纤维的浓度为0.5g/L。

（3）开启电解反槽应器并辅以机械搅拌作用下电解混合溶液以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理，其中，电解槽反应器阴极室和阳极室以板状Nafion117型全氟磺酸阳离子交换膜为隔膜，维持电解槽的电解温度为40℃，机械搅拌的转速为90r/min，电解槽的阳极选用钛基镀铂电极，阴极选用石墨电极，阳极电流密度为0.5A/cm²，电解2.5h。

经紫外光谱仪检测，修复后的水体中含苯酚1.6mg/L，表明本发明对上述污染水体的修复效果理想。

实施例5

对某一含有机磷农药280mg/L污染水体进行修复处理。具体操作步骤如下：

（1）向有机物污染水中加入硫酸钾和颗粒活性炭得混合溶液；其中，硫酸钾的浓度为50g/L，颗粒活性炭的浓度为1g/L。

（3）开启电解槽反应器并辅以机械搅拌作用下电解混合溶液以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理，其中，电解槽反应器阴极室和阳极室以板状聚四氟乙烯阳离子交换膜为隔膜，维持电解槽的电解温度为50℃，机械搅拌的转速为180r/min，电解槽的阳极选用纯铂电极，阴极选用石墨电极，阳极电流密度为1.0A/cm²，电解3h。

经紫外光谱仪检测，修复后的水体中含有机磷农药0.7mg/L，表明本发明对上述污染水体的修复效果理想。

以上对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.一种有机物污染水的处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）向有机物污染水中加入硫酸盐和活性炭得混合溶液；

（3）开启电解槽并辅以机械搅拌作用，以实现对混合溶液中有机污染物的氧化降解处理;

所述电解槽的阴极室和阳极室由板状阳离子交换膜分隔开来；其中，阳极选用纯铂、钛基镀铂或石墨电极，阴极选用石墨或钛电极；

电解槽的阳极电流密度至少为0.5A/cm²，电解温度为30~50℃，电解时间为2~4h。

2.根据权利要求1所述有机物污染水的处理方法，其特征在于：所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁、硫酸铵中的至少一种，且在混合溶液中硫酸盐的浓度为10~120g/L。

3.根据权利要求1所述有机物污染水的处理方法，其特征在于：所述的活性炭为煤质活性炭或生物质活性炭，且在混合溶液中活性炭的浓度为0.5~2g/L。

4.根据权利要求3所述有机物污染水的处理方法，其特征在于：所述的活性炭为颗粒活性炭、粉末活性炭或活性炭纤维。

5.根据权利要求1所述有机物污染水的处理方法，其特征在于：所述机械搅拌的转速为60~180r/min。