CN109987692A - 基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及了一种基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,该方法为:在待处理的有机废水中加入三价铁盐、乙醛酸,控制体系为酸性条件,加入双氧水,将混合液置于振荡器中,以200转/分钟的转速震荡0‑180分钟,完成有机废水的处理。该方法可以加快类芬顿体系中铁循环,增强有机污染物降解效率。本发明具有成本低、非选择性、无二次污染等优点。

Description

基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法
技术领域
本发明涉及水污染控制领域,具体地说是一种基于乙醛酸构建类芬顿体系增强处理有机废水的方法。
背景技术
随着工农业的快速发展,大量有机废水进入自然水体,造成水环境严重污染。有机废水通常具有成分复杂、难微生物降解、较强生物毒性等特点。人类或禽畜通过饮用水及食物链摄入体内后,导致其代谢功能紊乱、严重时会致癌、致畸及致突变等,严重危害人类健康。彻底消除含有机物废水中难降解成分、降低其生物毒性是当前污水处理行业面临的重要挑战。
高级氧化技术通过生成高活性氧化物种(羟基自由基)实现有机污染物的深度氧化降解,该技术具有非选择性、反应速率快、且无二次污染等特点。目前研究成熟的高级氧化技术包括芬顿氧化、光催化、臭氧氧化等。其中,传统芬顿氧化技术通过亚铁离子催化双氧水分解即可生成羟基自由基,而类芬顿则需要先通过双氧水还原铁离子至亚铁离子,再发生芬顿反应,该技术降解有机污染物的效率依赖于三价铁还原效率,且三价铁易形成沉淀,导致该过程中需要不断外加铁盐,并最终增加成本。
为了解决类芬顿氧化技术中铁循环问题,可以向该体系中加入乙二胺四乙酸、抗坏血酸、儿茶酸等有机酸与铁离子络合,降低其氧化还原电位,从而加速铁离子向亚铁离子转化速率。虽然上述有机酸可以增强芬顿体系氧化有机物效率,但大分子有机酸的加入会造成水处理过程中的二次污染。因此有必要对此进行改进。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于,提供一种基于乙醛酸构建类芬顿体系增强处理有机废水的方法,该方法以乙醛酸作为还原剂及pH控制剂,在线还原铁离子至亚铁离子,为芬顿反应提供充足亚铁离子,从而实现有机废水的高效、彻底降解。同时,乙醛酸自身亦被降解。此方法有效避免类芬顿反应中三价铁离子易沉淀、铁循环效率低、以及二次污染等问题,使得其在有机废水处理方面更具有优势。
为了实现上述目的,本发明的第一个技术方案是提供类芬顿体系,包括有双氧水和三价铁盐,其特征在于:还包括有以乙醛酸作为还原剂及pH控制剂,所述的三价铁盐、乙醛酸和双氧水的浓度的摩尔比为:(0.01-0.15):(0.1-0.4):(0.5-3.0)。
本发明的第二个技术方案是提供一种基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,在待处理的有机废水中加入三价铁盐、乙醛酸,控制类芬顿体系为酸性条件,加入双氧水,将混合液置于振荡器中,在振荡过程中完成有机废水的类芬顿反应,实现对有机废水中有机物的降解处理,同时反应过程中乙醛酸自身亦被降解。
进一步设置是所述三价铁盐包括有硫酸铁、氯化铁或硝酸铁中的一种或多种组合。
进一步设置是三价铁盐的浓度为0.01-0.15毫摩尔/升。
进一步设置是所述乙醛酸的浓度为0.1-0.4毫摩尔/升。
进一步设置是待处理有机废水pH值为2.1-6.6。
进一步设置是所述双氧水的浓度为0.5-3.0毫摩尔/升。
进一步设置是所述待处理的有机废水中的有机物为阿特拉津、罗丹明B或氧氟沙星一种或多种。
本发明的优点在于:
1)本发明使用乙醛酸作为络合剂和还原剂,不仅能阻止三价铁离子沉淀,还能将三价铁离子还原为高活性的亚铁离子,从而大幅提高类芬顿体系处理有机废水的效率。
2)乙醛酸作为天然有机小分子酸,广泛存在于自然环境中,且其制备工艺成熟、成本低廉,为该方法处理有机废水提供应用保障。
3)乙醛酸自身亦被降解,相比大分子有机配体,自身消耗更少氧化剂,减少废水处理过程中的二次污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明方法中不同体系处理阿特拉津废水效率图;
图2为本发明方法中乙醛酸浓度对该体系处理阿特拉津废水的效率影响图;
图3为本发明方法中铁离子浓度对该体系处理阿特拉津的效率影响图;
图4为本发明方法中双氧水浓度对该体系处理阿特拉津的效率影响图;
图5为本发明方法中废水初始pH对该体系处理阿特拉津的效率影响图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1
取含阿特拉津(5毫克/升)有机废水50毫升,向其投加一定量的乙醛酸、九水合硝酸铁和双氧水,使其最终浓度分别为0.3、0.1和2毫摩尔/升,此时溶液初始pH值为3.6,将混合液置于振荡器中,以200转/分钟的转速震荡0-180分钟,完成有机废水的处理。同时以不加乙醛酸为对照实验,结果如图1。从图1中可以看出,反应180分钟后,Fe(III)/H2O2体系中阿特拉津降解效率仅为49.2%,当向该体系中加入乙醛酸后,阿特拉津降解效率达高达94.4%。
实施例2
选取阿特拉津、罗丹明B和氧氟沙星为有机废水中典型污染物,且其初始浓度分别为5、5和10毫克/升。取上述有机废水50毫升,向其投加一定量的乙醛酸、九水合硝酸铁和双氧水,使其最终浓度分别为0.3、0.1和2毫摩尔/升,此时溶液初始pH值为3.6,将混合液置于振荡器中,以200转/分钟的转速震荡0-180分钟,完成有机废水的处理。结果如表1所示,该体系在180分钟可以使5毫克/升阿特拉津和罗丹明B降解94.4%和99.2%,在120分钟可以使10毫克/升氧氟沙星降解99.9%。
污染物 初始浓度(mg/L) 去除时间(min) 去除率
阿特拉津 5 180 94.4%
罗丹明B 5 180 99.2%
氧氟沙星 10 120 99.9%
实施案例3
取含阿特拉津(5毫克/升)有机废水50毫升,向其投加一定量的乙醛酸、九水合硝酸铁和双氧水,其中乙醛酸浓度分别为0.1、0.2、0.3和0.4毫摩尔/升,硝酸铁和双氧水浓度分别为0.1和2毫摩尔/升,此时溶液初始pH值为3.6,将混合液置于振荡器中,以200转/分钟的转速震荡0-180分钟,完成有机废水的处理。从图2中可以看出,当乙醛酸初始浓度为0.1-0.3毫摩尔/升时,该体系降解阿特拉津效率随着乙醛酸初始浓度升高而增加。当乙醛酸初始浓度继续增加至0.4毫克/升时,该体系降解阿特拉津效率反而下降。
实施案例4
取含阿特拉津(5毫克/升)有机废水50毫升,向其投加一定量的乙醛酸、九水合硝酸铁和双氧水,其中硝酸铁浓度分别为0.01、0.05、0.1和0.2毫摩尔/升,乙醛酸和双氧水浓度分别为0.3和2毫摩尔/升,此时溶液初始pH值为3.6,将混合液置于振荡器中,以200转/分钟的转速震荡0-180分钟,完成有机废水的处理。从图3中可以看出,当硝酸铁初始浓度为0.01-0.1毫摩尔/升时,该体系降解阿特拉津效率随着硝酸铁初始浓度升高而增加。当硝酸铁初始浓度继续增加至0.2毫克/升时,该体系降解阿特拉津效率反而下降。
实施案例5
取含阿特拉津(5毫克/升)有机废水50毫升,向其投加一定量的乙醛酸、九水合硝酸铁和双氧水,其中双氧水浓度分别为0.5、1.0、2.0和3.0毫摩尔/升,乙醛酸和硝酸铁浓度分别为0.3和0.1毫摩尔/升,此时溶液初始pH值为3.6,将混合液置于振荡器中,以200转/分钟的转速震荡0-180分钟,完成有机废水的处理。从图4中可以看出,当双氧水初始浓度为0.5-2.0毫摩尔/升时,该体系降解阿特拉津效率随着双氧水初始浓度升高而增加。当双氧水初始浓度继续增加至3.0毫克/升时,该体系降解阿特拉津效率反而下降。
实施案例6
取含阿特拉津(5毫克/升)有机废水50毫升,向其投加一定量的乙醛酸、九水合硝酸铁和双氧水,使其最终浓度分别为0.3、0.1和2毫摩尔/升。利用盐酸或氢氧化钠调节溶液初始pH值分别为2.1、3.6、5.1和6.6,将混合液置于振荡器中,以200转/分钟的转速震荡0-180分钟,完成有机废水的处理。从图5中可以看出,当溶液初始pH为2.1-3.6时,该体系降解阿特拉津效率随着溶液初始pH升高而增加。当溶液初始pH继续增加至6.6时,该体系降解阿特拉津效率反而下降。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种基于乙醛酸构建的类芬顿体系,该类芬顿体系包括有双氧水和三价铁盐,其特征在于:还包括有以乙醛酸作为络合剂、还原剂和pH控制剂,所述的三价铁盐、乙醛酸和双氧水的浓度的摩尔比为:(0.01-0.15):(0.1-0.4):(0.5-3.0)。
2.一种基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,其特征在于:在待处理的有机废水中加入三价铁盐、乙醛酸,控制类芬顿体系为酸性条件,加入双氧水,将混合液置于振荡器中,在振荡过程中完成有机废水的类芬顿反应,实现对有机废水中有机物的降解处理,同时反应过程中乙醛酸自身亦被降解。
3.根据权利要求2所述的基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,其特征在于:所述三价铁盐包括有硫酸铁、氯化铁或硝酸铁中的一种或多种组合。
4.根据权利要求2所述的基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,其特征在于:三价铁盐的浓度为0.01-0.15毫摩尔/升。
5.根据权利要求2所述的基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,其特征在于:所述乙醛酸的浓度为0.1-0.4毫摩尔/升。
6.根据权利要求2所述的基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,其特征在于:待处理有机废水pH值为2.1-6.6。
7.根据权利要求2所述的基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,其特征在于:所述双氧水的浓度为0.5-3.0毫摩尔/升。
8.根据权利要求2所述的基于乙醛酸构建的类芬顿体系增强处理有机废水的方法,其特征在于:所述待处理的有机废水中的有机物为阿特拉津、罗丹明B或氧氟沙星一种或多种。
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