专利名称：一种超声降解氯酚类废水的方法
技术领域：
本发明涉及一种低频超声降解氯酚废水的方法，具体是指化工工业废水，医药废 水中氯酚的超声氧化组合降解工艺。
背景技术：
氯酚类化合物被广泛地应用于木材防腐剂，杀虫除草剂，而且在世界范围内每年 的产量非常高，但是其能对自然环境和生物健康造成很大的危害，并且其化学稳定性较强。 因此，必须对氯酚进行无害化处理和处置。目前处理氯酚废水的方法有很多，常用的有生物降解法、直接氧化法、吸附法、萃 取法等。但生物降解法的作用时间很长，通常要几天到几十天，并且高浓度的氯酚废水会使 生物死亡，生物降解过程难以进行。直接氧化法主要包括臭氧氧化、光催化氧化、Fenton氧 化等，臭氧直接氧化的效果较差，处理能力弱；光催化氧化法对于透光率差的工厂废水，效 果不佳；Fenton试剂中，通常用的FeSO4价格也较为昂贵，不适合大规模应用。吸附法法通 常利用活性炭作为吸附剂，这种方法工艺简单，但用久了的活性炭需要高温再生，造成能耗 较高，水耗也较大，而且反复再生，也给操作带来不便。萃取法处理实际工厂废水时，也很容 易使得萃取剂溶于废水，很难找到合适的萃取剂萃取废水中的氯酚。
发明内容
本发明的目的在于公开一种工艺简单，降解速度快，且降解效果佳的超声降解氯 酚类废水的方法。本发明的技术方案为了达到上述目的，本发明采用氧化剂，在低频超声波组合工 艺对氯酚废水进行降解。一种超声降解氯酚类废水的方法，其具体步骤如下将质量浓度为 10_3 400mg/L的氯酚类污染物的水溶液中加入氧化剂，使得废水中氧化剂的浓度为氯酚 浓度的0. 2%，然后在IOkHz 40kHz的低频超声波的作用下降解5 30分钟。最 后对处理后的废水进行取样分析，发现水样中的氯酚浓度达到国家的排放标准。处理的废水至少含有氯酚、二氯酚、三氯酚、四氯酚或五氯酚中的任意一种。所述 的频超声波的作用时的温度为0°c 40°C。优选氧化剂的加料方式为勻速加入，加料总时间为2 8分钟。优选氧化剂至少 为双氧水、Fenton试剂、KMnO4, O3或ClO2中的任意一种。有益效果1.本发明采用的是在IOkHz 40kHz低频超声波，该种超声波设备很容易购买到， 价格不高，功率非常大，可以一次性处理大量的废水，且设备的可靠性高，可以长期运转。2.氧化剂价廉易得，而且由于本发明中涉及到的氧化剂浓度非常低，最小的为小 于Ippm (废水中氯酚类化合物浓度的0. )。3.本发明的降解方法简单，降解设备占地很小，节省基建费用。
图1为本发明的工艺流程简图；图2为处理五氯酚废水的降解效果图；其中 为2mg/L双氧水单独作用，□为 20kHz超声波单独作用，Δ为2mg/L双氧水与20kHz超声波联合作用；图3为单独用KMnO4、超声波及其联用处理2，4，6_三氯酚废水的降解效果图；其 中 为3. 6mg/L的KMnO4单独作用，■为20kHz超声波单独作用，▲为3. 6mg/L的KMnO4与 20kHz超声波联合作用；图4为单独用O3、超声波及其联用处理2，4_ 二氯酚废水的降解效果图；其中_为 4. 8mg/L的O3单独作用，*为20kHz超声波单独作用，X为4. 8mg/L的O3与20kHz超声波 联合作用；图5为单独用组合氧化剂(Fenton试剂和ClO2，其质量浓度比为2 1)、超声波及 其联用处理氯酚废水(4-氯酚与2，3，5，6_四氯酚，其质量浓度比为1 1)废水的降解效 果图；其中+为20ppm的组合氧化剂单独作用，眷为40kHz超声波单独作用，O为20ppm的 组合氧化剂与40kHz超声波联合作用。
具体实施方案请参阅图1，在自然环境下，将含10_3 400mg/L的氯酚类污染物的水溶液加入废 水混合槽，氧化剂的加入量控制在氯酚浓度的0. 2%。利用水泵将废水混合槽中液体 泵入超声降解反应器中，超声的频率选取在IOkHz 40kHz，处理5、7、10、20、30、60、90分钟 后，泵入收集槽中并取样分析，发现经本发明工艺处理后，5 30分钟左右的降解后，氯酚 的达到排放标准，测定达标后排放。下述实施方案能更好地说明本发明的内容，但本发明不限于下述实例。实施例1请参阅图2。我们做了对比试验，一种含200mg/L的五氯酚废水中单独用20kHz超 声波装置处理，单独用双氧水试剂处理(浓度为五氯酚的1 %，约2mg/L)，和20kHz超声波 装置与双氧水试剂(约2mg/L)联合降解处理。不同的方法的降解效果对比参阅图2。由图2说明，单独用双氧水试剂处理(浓度为五氯酚的1%，约2mg/L)，处理90分 钟后降解效果不明显。单独用20kHz超声波装置处理，效果尚可，氯酚的含量达到42mg/L。 20kHz超声波装置与双氧水试剂(约2mg/L)联合降解处理后，约10分钟就几乎测不到氯酚 的浓度，提高降解速度2 7倍。实施例2请参阅图3。我们做了对比试验，一种含300mg/L的2，4，6_三氯酚废水中只用 18kHz超声波装置处理，只用KMnO4试剂处理(浓度为2，4，6-三氯酚的1. 2%，约3. 6mg/L)， 和18kHz超声波装置与KMnO4试剂(约3. 6mg/L)联合降解处理。处理结果表明，单独用KMnO4试剂(约3. 6mg/L)处理，处理65分钟后降解效果不 明显。单独用18kHz超声波装置处理，效果一般，2，4，6-三氯酚的含量达到56mg/L。18kHz 超声波装置与KMnO4试剂(约3. 6mg/L)联合降解处理后，约7分钟就几乎测不到2，4，6-三 氯酚的浓度，提高降解速度3 8倍。实施例3
请参阅图4。我们做了对比试验，一种含400mg/L的2，4_ 二氯酚废水中单独用 IOkHz超声波装置处理，单独用O3试剂处理(浓度为2，4- 二氯酚的1. 2%，约4. 8mg/L)，和 IOkHz超声波装置与O3试剂(约4. 8mg/L)联合降解处理。处理结果表明，单独用O3试剂处理(约4. 8mg/L)，处理70分钟后降解效果不明 显。单独用IOkHz超声波装置处理，效果一般，2，4-二氯酚的含量达到156mg/L。IOkHz超 声波装置与O3试剂(约4. 8mg/L)联合降解处理后，约5分钟就几乎测不到2，4- 二氯酚的 浓度，提高降解速度3 9倍。实施例4请参阅图5。我们做了对比试验，配置氯酚混合液，4-氯酚与2，3，5，6-四氯酚，的 质量浓度比为1 1，总浓度为10mg/L ；配置组合氧化剂，Fenton试剂和ClO2的质量浓度 比为2 1，总质量浓度为氯酚的0. 2%，约20ppm。在处理一种含氯酚混合液废水时，单独用40kHz超声波装置处理，单独用组合氧 化剂处理，和40kHz超声波装置与组合氧化剂联合降解处理。处理结果表明，单独用组合氧化剂处理(20ppm)，处理80分钟后降解效果不明显。 单独用40kHz超声波装置处理，效果尚可，氯酚的含量达到5. 4mg/L。40kHz超声波装置与 组合氧化剂(20ppm)联合降解处理后，约10分钟就几乎测不到五氯酚的浓度，提高降解速 度3 9倍。
权利要求
一种低频超声降解氯酚类废水的方法，其具体步骤如下将质量浓度为10 3～400mg/L的氯酚类污染物水溶液加入氧化剂，使得废水中氧化剂的质量浓度为氯酚质量浓度的0.1％～2％，10kHz～40kHz超声作用下降解5～30分钟。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于处理的废水至少含有氯酚、二氯酚、三氯 酚、四氯酚或五氯酚中的任意一种。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于所述的废水超声处理时的温度为0°C 40 "C。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于氧化剂的加料方式为勻速加入，加料总时 间为2 8分钟。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于氧化剂至少为双氧水、Fenton试剂、KMnCV O3或ClO2中的任意一种。
全文摘要
本发明涉及一种超声降解含氯酚类废水的方法，将质量浓度为10-3～400mg/L的氯酚类污染物水溶液加入氧化剂，在低频超声波的作用下进行降解5～30分钟。降解效率高，成本低，适用范围广，工业应用前景大。
文档编号C02F1/36GK101985371SQ201010529349
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者吕效平, 姜伟立, 徐宁, 陆嘉昂, 韩萍芳 申请人:南京工业大学;江苏省环境科学研究院