CN1944281A - 一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法 - Google Patents

一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，解决了聚乙烯醇废水难于处理的问题。技术方案包括以下步骤：对聚乙烯醇工业废水进行预处理；对上述进行预处理后的废水利用Fenton试剂进行催化氧化处理，具体内容是向废水中投加FeSO4溶液和H2O2，其中FeSO4溶液和H2O2投放量为18－22∶1。通过该方法能够使得聚乙烯醇(PVA)废水中的CODCr的去除率达到85.1％，基本达到了工业废水处理控制标准，而且，由于反应条件对温度没有特定要求，在常温下即可实现，催化氧化反应速度快；另外，Fenton试剂是一种高效环保型试剂，无副产物产生，不会对环境造成污染。

Description

一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法
技术领域
本发明涉及一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法。
背景技术
聚乙烯醇(PVA)是纺织工业生要的化工原料，属于难生物降解的高分子物质。在印染工艺中，退浆工序主要是去除纺织过程中加在轻纱上的浆料，使织物纤维与染料间有更好地亲和力，由于目前棉混纺织物上浆多用PVA，因此退浆废水中含有大量PVA，由于PVA废水中的有机物含量高，其CODcr含量达3000-4000mg/L，采用传统的物化、生化方法难于降解。
目前，国内外主要采用物化浓缩超滤法对聚乙烯醇漂浆废水进行回收利用，但是，这种废水处理方法成本费用高，只限于对聚乙烯醇浓度高的废水；也有采用筛选分解聚乙烯醇的纯菌种进行接种处理的，但工艺复杂、不易操作，难于推广应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种技术操作简单、效率高的催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法。
为解决上述技术问题，本发明所提供的技术方案是：提供一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其采用均相催化氧化法，包括以下步骤：
(1)、测定需要处理废水的CODcr
(2)、按H2O2/CODCr(g/g)(比重比)向废水中投加Fenton试剂，即Fe2+溶液和H2O2。
上述技术方案的进一步改进在于所述的H2O2/CODCr(g/g)(比重比)为1.25-2.25。
所述H2O2的浓度为25％-30％。
Fe2+溶液和H2O2投放量为12-22∶1单位重量份。
Fe2+溶液和H2O2投放量比例为15-20∶1单位重量份。
根据需要对废水进行预处理。
所述的预处理后的废水pH值范围为4.0-7.0。
所述的预处理后的废水最佳pH值范围为5.0-6.0。
所述的废水处理的时间在常温下一般为3至10分钟。
所述的废水处理的时间与需要处理的废水的温度成反比
本发明的有益效果是：本发明通过Fenton试剂法能够使得聚乙烯醇(PVA)废水中的CODCr的去除率达到85.1％，基本达到了工业废水处理控制标准，而且，由于反应条件对温度没有特定要求，在常温下即可实现，催化氧化反应速度快；另外，Fenton试剂是一种高效环保型氧化剂，无副产物产生，不会对环境造成污染。本方法是一种成本低、效率高、能够有效治理聚乙烯醇的工业废水处理工艺。
具体实施方式
本发明一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其采用Fenton试剂法，即均相催化氧化法，对工业废水中的聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol，PVA)进行处理，该方法包括以下步骤：
(1)、测定需要处理废水的CODcr
(2)、按H2O2/CODCr(g/g)(比重比)向废水中投加Fenton试剂，即Fe2+溶液和H2O2。
所述的H2O2/CODCr(g/g)(比重比)为1.25-2.25。
在步骤1中，对聚乙烯醇工业废水进行预处理，即调节聚乙烯醇的pH值，在本实施例中，聚乙烯醇的pH值为5.0。
利用Fenton试剂进行催化氧化处理为向废水中投加Fe2+溶液和H2O2其中的Fe2+溶液为FeSO4溶液。
即发生如下反应：
.
过氧化氢(H2O2)由于氧化性强、安全、易得，其在一定触媒(如Fe2+、UV等)以及其他氧化剂(如O3)的作用下，可以产生氧化性更强的.OH(氧化还原电位为2.8V)，使有机物氧化得以降解，而且因过氧化氢的分解产物是水和氧气，故不会产生新的污染物，因此Fenton试剂是一种环保型试剂。反应过程中生成的.HO是最活泼的氧化剂之一，氧化能力仅次于F2。
在本发明的一个实施例中，加入H2O2的浓度为25％-30％，优选为27.5％。所加入的含有Fe2+的溶剂为FeSO4溶液，生成Fenton试剂。
Fenton试剂与聚乙烯醇工业废水相混合，在常温下搅拌1分钟，催化氧化反应4分钟即可。
在本发明中，FeSO4溶液换用其他含Fe2+的溶液也可以使用，但效果较差。
在本发明中，含有Fe2+的酸性溶液和H2O2投放量为12-22∶1单位重量份，但优选15-20∶1。
在本发明中，所述的预处理后的废水pH值范围为4.0-7.0，优选pH值范围为5.0-6.0。
在本发明中，所述的废水处理的时间与需要处理的废水的温度成反比，即温度越高，所需处理废水的时间越短，常温下处理时间为4分钟。
在本发明的一个实施例中，进一步包括将经催化氧化降解后的工业废水进行检测，然后排放的步骤，该步骤主要是测定水样中的CODCr含量，以检测CODCr的去除率。
在本发明中，在制备Fenton试剂和催化氧化过程中，Fe2+、H2O2的投加量、反应时的pH值、温度以及反应时间均对CODCr去除率有一定影响。以下通过具体实施例评价其相应的关联关系。
表1表征了H2O2投加量对CODCr去除率的影响。当pH＝5.0，常温条件，投加H2O2/Fe2+(mol/mol)＝20∶1，反应4分钟后，测定水样的CODCr，结果如表1所示。
              表1  H2O2投加量对CODCr去除率的影响
  H2O2/CODCr(g/g)   出水CODCrmg/L   CODCr去除率
  1.25   739.3   63.4％
  1.50   480.8   76.2％
  2.00   301.0   85.1％
  2.50   278.8   86.2％
  3.00   266.6   86.8％
由此可见，在制备Fenton试剂时，H2O2投加量与CODCr的去除率有一定的关联性。随着H2O2/CODCr(g/g)(比重比)的增加，CODCr含量逐渐减小，亦即CODCr去除率逐渐增大。然而，经实验证明，当H2O2/CODCr(比重比)值达到2.00时，CODCr的去除率增加开始缓慢，因此，从Fenton试剂的H2O2利用率的角度考虑，应选择当H2O2/CODCr(比重比)2.00为最佳投加量。
表2表征了Fe2+投加量对CODCr去除率的影响。当pH＝5.0，常温条件下，投加H2O2/Fe2+(mol/mol)＝20∶1，反应4分钟后，测定水样的CODCr，结果如表2所示。
       表2  Fe2+投加量对CODCr去除率的影响
  H2O2/Fe2(mol/mol)   出水CODCrmg/L   CODCr去除率
  0.25   973.6   51.8％
  0.50   301.0   85.1％
  0.75   389.9   80.7％
  1.00   422.2   79.1％
  1.25   458.5   77.3％
由此可见，在制备Fenton试剂时，H2O2投加量与CODCr的去除率有一定的关联性。当H2O2/Fe2+(mol/mol)值为20∶1-20∶1.5，CODCr的去除率基本稳定，在本发明的最佳实施例中，H2O2/Fe2+(mol/mol)值为20∶1为最佳投加量。
表3表征了pH值对CODCr去除率的影响。在常温条件下，投加H2O2/Fe2+(mol/mol)值为20∶1，H2O2/CODCr(g/g)＝2.00，反应4分钟后测定水样的CODCr，结果如表3所示。
                  表3  pH值对CODCr去除率的影响
  pH值   出水CODCrmg/L   CODCr去除率
  3.0   458.5   77.3％
  4.0   349.5   82.7％
  5.0   301.0   85.1％
  6.0   335.3   83.4％
  7.0   379.8   81.2％
由此可见，在上述条件下，pH值对CODCr去除率的影响不大，在本发明的最佳实施例子中，pH值＝5.0时，CODCr去除率效果最好。
评价温度变化对CODCr去除率的影响。当反应条件为：pH＝5.0，投加H2O2/Fe2+(mol/mol)20∶1，H2O2/CODCr(g/g)＝2.00，反应4分钟后测定水样的CODCr，结果CODCr去除率在85.1％左右波动，幅度很小(波动范围在1％以内)，由此说明温度变化对CODCr去除率的影响很小，另外，温度的变化对最终反应结果没有影响，但对反应速度有很大影响。随着温度的升高，反应速度逐渐加快。在常温下，达到完全反应需要4分钟以上，而在65℃时，只需要3分钟。
另外，表4表征了反应时间对CODCr去除率亦有一定的影响。在pH＝5.0，常温的条件下，投加Fe2+(mol/mol)20∶1，H2O2/CODCr(g/g)＝2.00时，不同的反应时间取样CODCr，结果如表4所示。
     表4  反应时间对CODCr去除率的影响
  时间(min)   出水CODCrmg/L   CODCr去除率
  120   880.7   56.4％
  180   462.6   77.1％
  240   301.0   85.1％
  360   278.8   86.2％
  480   266.6   86.8％
结果表明，随着反应时间的增加，CODCr去除率逐步增加，当反应到4分钟后，CODCr去除率基本趋于稳定，因此，最佳反应时间为4分钟。
通过以上实施例验证了，本发明采用Fenton试剂通过催化氧化工艺处理聚乙烯醇(PVA)废水，Fe2+、H2O2的投加量、反应时的pH值以及反应时间对CODCr去除率均有一定的关联性，以下优选适宜的反应条件：
H2O2/CODCr(g/g)＝1.5-2.00
H2O2/Fe2+(mol/mol)＝15-20∶1
反应时间为3至10分钟
pH值范围为4.0-7.0
通过Fenton试剂法能够使得聚乙烯醇(PVA)废水中的CODCr去除率达到85.1％，基本达到了工业废水处理控制标准，而且，由于反应条件对温度没有特定要求，在常温下即可实现，催化氧化反应速度快；另外，Fenton试剂是一种高效环保型试剂，无副产物产生，不会对环境造成污染。

Claims (10)

1.一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、测定需要处理废水的CODcr；
(2)、按H2O2/CODCr(g/g)(比重比)向废水中投加Fenton试剂，即Fe2+溶液和H2O2。
2.根据权利要求1所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：所述的H2O2/CODCr(g/g)(比重比)为1.25-2.25。
3.根据权利要求1或2所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：所述H2O2的浓度为25％-30％。
4.根据权利要求3所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：Fe2+溶液和H2O2投放量为12-22∶1单位重量份。
5.根据权利要求4所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：Fe2+溶液和H2O2投放量比例为15-20∶1单位重量份。
6.根据权利要求1所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：还包括根据需要对废水进行预处理的步骤。
7.根据权利要求6所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：所述的预处理后的废水pH值范围为4.0-7.0。
8、根据权利要求7所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：所述的预处理后的废水pH值范围为5.0-6.0。
9、根据权利要求6至8任何一项所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：所述的废水预处理的时间在常温下一般为3至10分钟。
10、根据权利要求6至8任何一项所述的一种催化氧化工艺处理聚乙烯醇废水的方法，其特征在于：所述的废水预处理的时间与需要处理的废水的温度成反比。
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Granted publication date: 20090916

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Open date: 20070411

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