CN108706769A - 一种去除水中痕量有机污染物的方法及其应用 - Google Patents

一种去除水中痕量有机污染物的方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种去除水中痕量有机污染物的方法及其应用，包括粉碎、除尘、混合、氧化步骤。本发明可以有效解决片碱作为过硫酸盐活化剂剧烈放热引发事故的问题，处理工艺更加安全，并能克服目前常用的过硫酸盐活化方式能耗、药剂成本均较高的弊端，最大程度降低处理成本，并实现工业固体废弃物的再利用，实现“以废治废”的理念。

Description

一种去除水中痕量有机污染物的方法及其应用
技术领域
本发明属于水中痕量污染物的高级氧化处理技术领域，具体涉及一种去除水中痕量有机污染物的方法及其应用。
背景技术
痕量有机污染物因为具有长期残留性、生物蓄积性和高毒性，对生态和人类健康的危害很大，由此引发的第三代环境问题引起人们的广泛关注。高级氧化技术(AOPs)是一类利用光、声、电、磁、酸、碱等物理和化学过程活化氧化剂，产生高活性中间体，快速矿化污染物或提高其可生化性的方法，具有适用范围广、反应速率快、氧化能力强的特点，在处理印染、农药、制药废水和垃圾渗滤液等高毒性、难降解废水方面具有很大的优势。常用的氧化剂包括双氧水和过硫酸盐，后者因其成本低、运输安全、适用范围广等特征被广泛应用在地下水原位修复、有机废水处理等领域。
活化过硫酸盐的方法包括微波活化、超声活化、紫外活化、过渡金属活化及热活化、碱活化等。前几种方式的能耗及实施成本均非常高，对实际应用的借鉴意义不大，而碱活化因为能耗低、成本低且二次污染小，更加适用于实际废水中有机污染物的处理，被广泛看好并已有较多的工程应用实例。常用的碱活化方式是投加片碱——氢氧化钠作为活化剂，但片状碱块存在颗粒较大，且与水接触后大量放热易引发事故的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种去除水中痕量有机污染物的方法，可以有效解决片碱作为过硫酸盐活化剂剧烈放热引发事故的问题，处理工艺更加安全。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案是一种去除水中痕量有机污染物的方法，包括如下步骤：
(1)取钢渣进行粉碎，过筛，取筛下粉末，得钢渣粉末；
(2)将所述钢渣粉末进行水洗，去除表面浮尘，烘干，得干燥钢渣粉末；
(3)将所述干燥钢渣粉末与含有痕量有机污染物的废水混合，搅拌，待pH值稳定，得混合溶液；
(4)取所述混合溶液与过硫酸盐混合，进行氧化反应。
优选的，所述筛的目数为100目。
优选的，所述烘干过程烘干温度为60-100℃。
优选的，所述干燥钢渣粉末与所述含有痕量有机污染物的废水重量比为1:50-1:40。
优选的，所述痕量有机污染物包括：双酚A、氯苯和亚甲基蓝中的一种或多种有机污染物。
优选的，所述混合为将所述干燥钢渣粉末投入含有痕量有机污染物的废水。
优选的，所述搅拌温度为20-30℃。
优选的，所述过硫酸盐为Na2S2O8或K2S2O8。
本发明还包括去除水中痕量有机污染物的方法在废水处理中的应用。
本申请与现有技术相比，其详细说明如下：
钢渣是炼钢过程中排放的一种熔渣，是炼钢过程中为了调整钢水成分而最终排出的含有氧化钙、氧化镁、氧化铁、氧化硅、氧化铝、氧化锰等氧化物的熔融渣。本发明使用工业固体废弃物钢渣为原料，利用其主要成分碱性氧化物在水中发生水解的特性，使水溶液有效而均匀地达到碱性环境，通过碱活化的过硫酸盐产生氧化性很强的硫酸根自由基，可以有效去除水中痕量有机污染物，达到百分之百的去除率。
将钢渣溶于水中时，钢渣的主要成分碱性氧化物在水中发生水解，不同于传统片碱试剂，钢渣的碱性释放过程缓慢，无剧烈放热过程，避免了剧烈放热引发事故的问题，处理工艺更加安全。钢渣的水解不仅可以为活化过硫酸盐提供必要条件，并可持续维持该碱性活化条件。
钢渣成本低廉，储量巨大，来源广泛，本发明采用钢渣活化过硫酸盐，可以克服目前常用的过硫酸盐活化方式能耗、药剂成本均较高的弊端，最大程度降低处理成本，除了可以有效降解水中有机污染物之外，还能对工业固体废弃物进行资源化利用，实现“以废治废”。
粉碎过程增加了钢渣与含有机污染物废水的接触面积，钢渣利用率高。由于钢渣的固相属性，其中的碱性氧化物含量较高，可以实现固液分离并实现多次使用，进一步降低了生产成本。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
在西南交通大学进行的钢渣碱活化过硫酸盐降解溶液中双酚A的试验。
1)收集攀枝花钢厂产生的氧化钙含量为35％的钢渣，进行粉碎，过100目筛，取筛下粉末，得钢渣粉末；
2)将钢渣粉末进行水洗，去除表面浮尘，于100℃下烘干，得干燥钢渣粉末；
3)将干燥钢渣粉按照1:40的固液重量比加入双酚A含量为20mg/L的模拟废水中，常温下进行搅拌，直到溶液pH值稳定在11-12之间，得混合溶液；
4)向混合溶液中添加一定量的K2S2O8进行氧化反应。
加入K2S2O8后的反应过程如表1所示。
实施例2：
在西南交通大学进行的钢渣碱活化过硫酸盐降解溶液中氯苯的试验。
1)收集攀枝花钢厂产生的氧化钙含量为35％的钢渣，进行粉碎，过100目筛，取筛下粉末，得钢渣粉末；
2)将钢渣粉末进行水洗，去除表面浮尘，于60℃下烘干，得干燥钢渣粉末；
3)将干燥钢渣粉按照1:40的固液重量比加入氯苯含量为20mg/L的模拟废水中，常温下进行搅拌，直到溶液pH值稳定在11-12之间，得混合溶液；
4)向混合溶液中添加一定量的Na2S2O8进行氧化反应。
加入Na2S2O8后的反应过程如表1所示。
实施例3：
在西南交通大学进行的钢渣碱活化过硫酸盐降解溶液中亚甲基蓝的试验。
1)收集攀枝花钢厂产生的氧化钙含量为35％的钢渣，进行粉碎，过100目筛，取筛下粉末，得钢渣粉末；
2)将钢渣粉末进行水洗，去除表面浮尘，于100℃下烘干，得干燥钢渣粉末；
3)将干燥钢渣粉按照1:50的固液重量比加入亚甲基蓝含量为20mg/L的模拟废水中，常温下进行搅拌，直到溶液pH值稳定在11-12之间，得混合溶液；
4)向混合溶液中添加一定量的K2S2O8进行氧化反应。
加入K2S2O8后的反应过程如表1所示。
实施例4：
在西南交通大学进行的钢渣碱活化过硫酸盐降解溶液中双酚A和亚甲基蓝的试验。
1)收集攀枝花钢厂产生的氧化钙含量为35％的钢渣，进行粉碎，过100目筛，取筛下粉末，得钢渣粉末；
2)将钢渣粉末进行水洗，去除表面浮尘，于100℃下烘干，得干燥钢渣粉末；
3)将干燥钢渣粉按照1:50的固液重量比加入双酚A和亚甲基蓝含量为20mg/L的模拟废水中，常温下进行搅拌，直到溶液pH值稳定在11-12之间，得混合溶液；
4)向混合溶液中添加一定量的K2S2O8进行氧化反应。
加入K2S2O8后的反应过程如表1所示。
对照例1
省略实施例1中的钢渣，进行空白实验，其余条件不变，得对照例1。
对照例2
省略实施例2中的钢渣，进行空白实验，其余条件不变，得对照例2。
对照例3
省略实施例3中的钢渣，进行空白实验，其余条件不变，得对照例3。
对照例4
省略实施例4中的钢渣，进行空白实验，其余条件不变，得对照例4。
对照例5
1)将片状氢氧化钠按照1:40的固液重量比加入双酚A含量为20mg/L的模拟废水中，搅拌，得混合溶液；
2)向混合溶液中添加一定量的K2S2O8进行氧化反应；
加入氢氧化钠后的反应过程如表1所示。
实施例5
通过超高效液相色谱检测有机污染物浓度，计算降解率，实验结果如表1所示。
表1
由表1可知，本申请的钢渣粉末加入含有痕量有机污染物的废水后，反应过程平稳温和，无剧烈放热过程，处理工艺更加安全。而片状氢氧化钠加入含有痕量有机污染物的废水后，反应放热。钢渣粉末对过硫酸盐具有优异的活化作用，可以有效去除水中痕量有机污染物，达到百分之百的去除率。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)取钢渣进行粉碎，过筛，取筛下粉末，得钢渣粉末；
(2)将所述钢渣粉末进行水洗，去除表面浮尘，烘干，得干燥钢渣粉末；
(3)将所述干燥钢渣粉末与含有痕量有机污染物的废水混合，搅拌，待pH值稳定，得混合溶液；
(4)取所述混合溶液与过硫酸盐混合，进行氧化反应。
2.根据权利要求1所述的去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，所述过筛过程筛的目数为100目。
3.根据权利要求1所述的去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，所述烘干过程烘干温度为60-100℃。
4.根据权利要求1所述的去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，所述干燥钢渣粉末与所述含有痕量有机污染物的废水重量比为1:50-1:40。
5.根据权利要求1所述的去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，所述痕量有机污染物包括：双酚A、氯苯和亚甲基蓝中的一种或多种有机污染物。
6.根据权利要求1所述的去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，所述混合为将所述干燥钢渣粉末投入含有痕量有机污染物的废水。
7.根据权利要求1所述的去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，所述搅拌温度为20-30℃。
8.根据权利要求7所述的去除水中痕量有机污染物的方法，其特征在于，所述过硫酸盐为Na2S2O8或K2S2O8。
9.权利要求1-8任一项所述去除水中痕量有机污染物的方法在废水处理中的应用。
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