一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法
【专利摘要】本发明公开了一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，属于废水处理【技术领域】。本发明的处理步骤为：（A）将铁矿尾砂干燥、粉碎碾细，并进行活化预处理；（B）将有机染料废水经格栅除渣初沉淀或自然沉降后，取上层清液；（C）将步骤（B）中所得上层清液引入到反应容器中持续搅拌，反应容器中加有经步骤（A）活化预处理的铁矿尾砂，完成铁矿尾砂对有机染料的吸附过程；（D）在经步骤（C）处理后的溶液中加双氧水，置于微波装置中催化降解。本发明操作简单，管理方便，实现了对废水所含高浓度有机染料较大程度的降解，尾矿废渣得到有效利用，实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。
【专利说明】一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理【技术领域】，更具体的说，涉及一种含铁尾矿废渣资源化利用处理有机染料废水的方法。
【背景技术】
[0002]印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大，每印染加工I吨纺织品耗水100~200吨，其中80~90%成为废水，据不完全统计，全国印染废水每天排放量为3X106~4X106m3。目前，随着染料纺织工业的迅速发展，染料的品种和数量不断增加，合成染料厂和印染厂每年都要排放大量的染料废水，纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点，废水中还含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等，属难处理的工业废水之一。印染废水含有的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，恶化环境。印染废水的色度，严重影响受纳水体外观。目前，全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%~20%的染料作为废物排出。染料废水成分复杂，有机污染物含量高，PH值变化大，COD、BOD差异大，不易生化降解。
[0003]用于印染 废水处理的方法主要有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法。物理处理方法，虽然不会引入其他污染，但是后续处理仍是很大的难题。化学氧化法可以直接将污染物矿化从而提高其可生化性，在处理染料废水方面有很大的优势。但是普通化学氧化法由于氧化能力低，反应环境恶劣，对化学试剂利用率不高等缺点，在使用上仍受到很大的限制。高级氧化技术是利用化学反应过程中产生的活性自由基将染料的发色基团破坏而脱色，具有反应速率快，氧化能力强，污染物降解完全等优点受到越来越多的重视。寻求廉价易得的材料，利用高级氧化技术有效的应用于染料废水降解过程具有现实意义。
[0004]尾矿是选矿分选作业的组分之一，其有用成分含量低，目前绝大多数尾矿被作为废物处置。随着冶金工业的迅速发展，尾矿的量增长迅速，世界各国每年排出的尾矿量约为50亿吨，我国2000年尾矿排放量达6亿吨左右，而且每年以3亿吨的数量在增长。我国幅员辽阔，地形复杂，矿山的成矿条件大有不同，因此矿石类型繁多。随着钢铁工业的迅速发展，铁矿石尾矿工业固体废弃物总量大量增加，据2000年不完全统计达20亿吨。铁尾矿又名铁尾砂，是铁矿石在造矿过程产生的废渣，其产出量约占原矿石量的60%，其中我国堆存的铁尾矿量高达十几亿吨，且每年还要排出尾矿近3亿吨，如此大量尾矿不仅造成环境污染和生态破坏，还会带来巨大的安全隐患。
[0005]铁尾矿数量大，危害多，严重污染环境，蕴藏着大量资源，而又无很好的利用方法，目前我国尾矿资源的综合利用率仅为7%。如何将铁尾矿综合利用，变废为宝，是国内外一直研究的问题。众多学者对铁尾矿的应用做了大量研究，柴红俊等人认为铁尾矿砂符合普通混凝土用砂的质量标准，可以代替天然砂应用于混凝土中，对混凝土各方面性能影响不大；张学生认为铁尾矿可用于生产水泥及用于保温建筑材料中。因此可见，铁尾矿具有综合利用的潜力。尾矿是放错地方的资源，根据尾矿的不同特点将尾矿整体利用，这是实现尾矿资源的综合利用，减少负面影响的根本途径。
[0006]Fenton试剂是由H2O2和Fe2+混合得到的一种强氧化剂，其通过Fe2+的催化作用使得H2O2发生均裂产生强氧化性的? OH自由基，Fe2+与? OH自由基混合溶液具有强氧化性，一般的有机物可完全被氧化为无机态。因此，可以运用Fenton试剂这一性质降解染料废水中的有机污染物，且反应条件温和，设备简单。专利名称为“一种染料废水的高级氧化处理方法”(CN1546395)公开了利用FeSO4和H2O2形成的Fenton试剂，附加超声震荡对染料废水进行脱色的技术方案，该方案主要是利用了 Fe2+的催化作用使得H2O2发生均裂产生强氧化性的? OH自由基这一特性，但是该方案Fe源主要为FeSO4化合物，且需要将反应初始pH调节到3左右，对初始的染料废水浓度也有一定的限制，如果浓度过高，则会影响反应所需时间；虽然此方案可以实现有机染料废水的有效降解，但是耗时，耗能，不能实现资源的合理化利用。专利名称为“黄铁矿烧渣催化氧化处理难降解污染物的方法”(CN101745197A)公开了利用黄铁矿烧渣和H2O2处理难降解污染物的方法，扩展了黄铁矿烧渣资源利用的途径，达到以废治废的目的；但该方案所选矿石种类单一，降解反应所用时间长，并且H2O2的用量相对比较大。因此，扩大矿石种类的可利用范围，减少H2O2的用量，缩短降解反应所需的时间是该方案仍需改进的地方。
【发明内容】
[0007]1.发明要解决的技术问题
[0008]本发明的目的在于解决:1)有机染料废水严重污染环境，却缺少理想的处理方法；
2)铁矿尾砂严重堆积、污染环境，蕴藏着大量资源但综合利用率低的问题；提供了一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，本发明提供的技术方案以废治废，资源化合理利用铁矿尾砂于微波辐照下快速活化处理有机染料废水，可在较短时间内达到脱色、降解、去除有机染料的目的。
[0009]2.技术方案
[0010]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为:
[0011]本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其处理步骤为:
[0012](A)将铁矿尾砂干燥、粉碎碾细，并进行活化预处理；
[0013](B)将有机染料废水经格栅除渣初沉淀或自然沉降之后，取上层清液；
[0014](C)将步骤(B)中所得上层清液引入到反应容器中，持续搅拌，所述的反应容器中加有经步骤(A)活化预处理的铁矿尾砂，完成铁矿尾砂对有机染料的吸附过程；
[0015](D)在经步骤(C)处理后的溶液中加入双氧水，置于微波装置中催化降解。
[0016]作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤(A)中所用铁矿尾砂的铁含量大于35%。
[0017]作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤(A)中将铁矿尾砂粉碎碾细至粒径为0.01~1mm ;所述的活化预处理操作为:将粉碎后铁矿尾砂在浓度为0.01-0.02mol/L的稀盐酸中持续搅拌8-12min，取出并用清水冲洗、烘干。
[0018]作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤(C)中每升上层清液使用l_30g铁矿尾砂进行吸附操作。
[0019]作为本发明的处理方法更进一步的改进，步骤(D)中所用双氧水的质量百分比浓度为30%，双氧水的添加量为0.02-1.0moI/L ;所述的催化降解时间为5_30min。
[0020]3.有益效果
[0021]采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果:
[0022](1)本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其利用的材料为含铁量比较丰富的尾矿废渣，实现了废物的有效利用，变废为宝，且解决了尾矿废渣严重堆积、污染环境的问题；
[0023](2)本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，采用微波辅助Fenton催化降解有机染料，此方法具有很强的氧化能力，能氧化不同种类的有机染料，并且降解速度快，可在短时间内实现染料废水的脱色，TOC下降显著，可生化性提高，相比光催化等方法，该方法受染料浓度色度等影响较小；
[0024](3)本发明的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，采用微波装置作为Fenton催化降解的辅助能量，可以在环境风险事故发生时紧急投放铁矿尾砂，并利用家用微波炉或特制微波传导装置来净化水源中的有机污染物，可有效地降低环境风险事故的危害，大为减少了设备的投入，提高了实用性。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1中的(a)为本发明中模拟染料废水亚甲基蓝溶液微波辅助催化降解浓度随时间的变化曲线图；图1中的(b)为本发明中模拟染料废水亚甲基蓝溶液COD随时间的变化曲线图；
[0026]图2为本发明中模拟染料废水亚甲基蓝溶液不加微波辅助的催化降解浓度随时间的变化曲线图；
[0027]图3中的(a)为本发明中混合染料溶液微波辅助催化降解TOC随时间的变化曲线图；图3中的(b)为本发明中混合染料溶液COD随时间的变化曲线图；
[0028]图4为本发明中实际染料废水微波辅助催化降解COD随时间的变化曲线图。
【具体实施方式】
[0029]为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
[0030]实施例1
[0031]结合附图，本实施例的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，选取的铁矿尾砂取自于铜铁尾矿(产自黄石大冶)，主要成分如表1所示。
[0032]表1铜铁尾矿主要成分分析(以氧化物形式计算)
[0033]
【权利要求】
1.一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其处理步骤为: (A)将铁矿尾砂干燥、粉碎碾细，并进行活化预处理； (B)将有机染料废水经格栅除渣初沉淀或自然沉降之后，取上层清液； (C)将步骤(B)中所得上层清液引入到反应容器中，持续搅拌，所述的反应容器中加有经步骤(A)活化预处理的铁矿尾砂，完成铁矿尾砂对有机染料的吸附过程； (D)在经步骤(C)处理后的溶液中加入双氧水，置于微波装置中催化降解。
2.根据权利要求1所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于:步骤(A)中所用铁矿尾砂的铁含量大于35%。
3.根据权利要求2所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于:步骤(A)中将铁矿尾砂粉碎碾细至粒径为0.01~Imm ;所述的活化预处理操作为:将粉碎后铁矿尾砂在浓度为0.01-0.02mol/L的稀盐酸中持续搅拌8_12min，取出并用清水冲洗、烘干。
4.根据权利要求2或3所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于:步骤(C)中每升上层清液使用l_30g铁矿尾砂进行吸附操作。
5.根据权利要求4所述的一种铁矿尾砂微波辅助芬顿催化降解有机染料废水的方法，其特征在于:步骤(D)中所用双氧水的质量百分比浓度为30%，双氧水的添加量为.0.02-1.0mo I/L ;所述的催化降解时间为5-30min。
【文档编号】C02F1/72GK103787536SQ201410055375
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月19日 优先权日:2014年2月19日
【发明者】孙成, 郑建明, 王晓萌, 高占啟, 施文静, 何欢, 杨绍贵 申请人:南京大学