专利名称：一种铝-铁联用的有机废水高级氧化处理方法
一种铝-铁联用的有机废水高级氧化处理方法
(-)技术领域
本发明涉及一种铝-铁联用的有机废水高级氧化处理方法，特别涉及含对乙酰氨 基苯酚、双酚A或阿特拉津有机物废水的高级氧化处理方法。
背景技术：
高级氧化法作为一种高效的有机废水处理方法，已在实际有机废水处理中得到一 定的应用。然而，一般的高级氧化过程中，活性自由基(主要为Η0·)的产生需要氧化剂 (O3和H2O2等)和高能光子(紫外光)的共同作用，不仅需要消耗额外的化学试剂，同时需 要较高的能源投入。铝粉是一种较为廉价且储量丰富的金属，它在酸性条件下与H+反应 生成Al3+，同时释放出3个电子；水中的溶解氧得到1个电子，与H+结合成过氧羟基自由基 (HO2 ·)，并进一步生成H2O2 ；最后，电子通过铝粉表面传递给H2O2,将H2O2还原为羟基自由基 (Η0 ·)。HO ·作为水中氧化能力仅次于氟的氧化剂，几乎能无选择性地氧化水中的有机物。 由于铝粉颗粒大小和自身电子传递能力的限制，H2O2转化为HO ·的效率较为缓慢，从而限制 了水中有机物的去除效果。
发明内容
本发明目的是提供一种铝-铁联用的有机废水高级氧化处理方法，在含有铝粉的 酸性体系中引入铁源，提高过氧化氢(H2O2)转化为羟基自由基(Η0 ·)的速率，从而进一步 提高铝粉对水中有机物的氧化效率。本发明采用的技术方案是一种铝_铁联用的有机废水氧化处理方法，所述的方法为用酸溶液将有机废水 的PH值调至为1. 5 3. 5的酸性，在有氧条件下，以铝粉和铁源中的铁作为活性自由基诱 导物，诱导反应体系生成活性自由基，在搅拌或辅助曝气下，活性自由基将废水中的有机物 氧化，获得处理后的废水；所述有机废水中有机物为对乙酰氨基苯酚、双酚A或阿特拉津； 所述的铁源来自于下列之一铁粉、二价铁盐或三价铁盐。所述的铝粉质量以有机废水的体积计为1 10g/L，所述的铁源中的铁的物质的 量以有机废水的体积计10 1000 μ mol/L。本发明所述的铝_铁联用的有机废水氧化方法按照以下步骤进行将有机废水用 酸溶液调节pH至1. 5 2. 5，依次加入铝粉和铁源，搅拌或辅助曝气下，20 40°C反应4 12h，得到处理后的废水，反应温度优选为25 35°C。本发明还推荐回收用于处理废水的铝粉和铁源，将所述的处理后的废水调节pH 至7 9，使其中的Fe2+、Fe3+和Al3+形成氢氧化物沉淀，回收沉淀用作废水处理中的絮凝 剂。本发明推荐以酸溶液调有机废水的pH值，所述的酸溶液优选为下列之一盐酸溶 液、硝酸溶液、高氯酸溶液或硫酸溶液，最优选质量浓度10 37. 5%的盐酸溶液。本发明优选所述的铝粉质量用量以有机废水的体积用量计为1 10g/L，更优选为1 2g/L，铁源中铁的物质的量以有机废水的体积用量计为10 ΙΟΟΟμπιοΙ/L，更优选 为 10 100ymol/L。所述的铁源中二价铁盐为氯化亚铁(FeCl2)、硫酸亚铁(FeSO4)或硝酸亚铁 (Fe(NO3)2)；所述的三价铁盐为氯化铁(FeCl3)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)或硝酸铁(Fe(NO3)3)；所 述的铁源最优选为下列之一铁粉、FeCl2或？化13。本发明通过反应体系中生成的HO ·降解有机物。在酸性有氧条件下，铝粉与H+反 应生成Al3+的过程中释放出3个电子；水中的O2得到1个电子，与H+结合成过氧羟基自由 基(HO2 ·)，并进一步生成H202。而铁在酸性条件下与H+反应生成的Fe2+能与H2O2发生芬顿 反应快速生成HO ·，同时自身被氧化为Fe3+。但是，在pH > 9范围内，水中没有H2O2生成。 因此在本发明中，废水的PH值需达到3. 5以下才具有去除有机物的效果。在反应过程中， 为使铁源中的铁、铝粉与酸充分混合与接触，需进行搅拌或其他辅助性曝气，曝气过程也可 兼作为反应体系混合的手段。在反应过程中，废水的pH会不断上升，铁源中的铁和铝粉不 断消耗，需要定时补充酸、铝粉和铁源。铝粉和铁源中铁的投加量视有机物含量以及酸的浓 度而定，适当过量亦可；但是，当铁源中的铁过多时，反应生成的Fe2+和Fe3+可被铝粉还原 为Fe，覆盖在铝粉表面，使铝粉表 面钝化，失去反应活性。因此，出于上述原因和成本考虑， 铝粉投加量通常为1 10g/L废水，铁源中铁投加量通常为10 lOOOymol/L。与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在本发明铝-铁联用的有机废水高级氧化处理方法，该方法具有操作简单、效率高、 成本低、能耗少等优点；同时还能使工业中产生的废铁和废铝得到有效利用。
图1为铁粉投加量对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图2为FeCl2投加量对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图3为FeCl3投加量对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图4为投加铁粉的反应体系中初始pH值对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图5为投加FeCl2的反应体系中初始pH值对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图6为投加FeCl3的反应体系中初始pH值对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图7为投加铁粉的反应体系中反应温度对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图8为投加FeCl2的反应体系中反应温度对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图9为投加FeCl3的反应体系中反应温度对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图10为投加铁粉的反应体系中不同的酸对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图11为投加FeCl2的反应体系中不同的酸对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图12为投加FeCl3的反应体系中不同的酸对对乙酰氨基酚降解速率的影响；图13为投加铁粉、FeCl2或FeCl3反应体系中对双酚A降解情况；图14为投加铁粉、FeCl2或FeCl3反应体系中对阿特拉津降解情况。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于 此
实施例1 9 铁投加量对对乙酰氨基酚降解速率的影响处理对象为含对乙酰氨基酚浓度2. Omg/L的废水，先用HClO4调pH至1. 5，按 2. Og/L废水投加量加入铝粉，再按不同投加量加入铁粉、氯化亚铁或氯化铁，如表1所示， 在不断搅拌下，于25°C下进行处理，每隔1小时取样，利用高效液相色谱(HPLC)测定废水中 对乙酰氨基酚的剩余百分数，结果见图1 3和表1。表1铁源加入量对废水中有机质降解的影响
权利要求
一种铝 铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的方法为用酸溶液将有机废水的pH值调至1.5～3.5，在有氧条件下，以铝粉和铁源中的铁作为活性自由基诱导物，诱导反应体系生成活性自由基，在搅拌或辅助曝气下，活性自由基将废水中的有机物氧化，制得处理后的废水；所述有机废水中的有机物为对乙酰氨基苯酚、双酚A或阿特拉津；所述的铁源来自于下列之一铁粉、二价铁盐或三价铁盐。
2.如权利要求1所述的铝_铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的铝粉 质量以有机废水的体积计为1 10g/L，所述的铁源中的铁的物质的量以有机废水的体积 计 10 1000ymol/Lo
3.如权利要求1所述的铝_铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的方法 按照以下步骤进行将有机废水用酸溶液调节PH至1. 5 2. 5，依次加入铝粉和铁源，搅拌 或辅助曝气下，20 40°C反应4 12h，得到处理后的废水。
4.如权利要求1所述的铝-铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的处理 后的废水，再经调节PH至7 9，使其中的Fe2+、Fe3+和Al3+形成氢氧化物沉淀，回收沉淀用 作废水处理中的絮凝剂。
5.如权利要求1所述的铝-铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的酸溶 液为下列之一盐酸溶液、硝酸溶液、高氯酸溶液或硫酸溶液。
6.如权利要求1所述的铝_铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的酸溶 液为质量浓度10 37. 5%的盐酸溶液。
7.如权利要求1所述的铝_铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的铝粉 质量用量以有机废水的体积用量计为1 2g/L，铁源中铁的物质的量以有机废水的体积用 量计为 10 1000ymol/Lo
8.如权利要求3所述的铝-铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的反应 温度为25 35°C。
9.如权利要求1所述的铝_铁联用的有机废水氧化处理方法，其特征在于所述的铁 源中二价铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁或硝酸亚铁；所述的三价铁盐为氯化铁、硫酸铁或硝酸 铁。
10.如权利要求1所述的铝-铁联用的有机废水高级氧化处理方法，其特征在于所述的 铁源为下列之一铁粉、氯化亚铁或氯化铁。
全文摘要
本发明公开了一种铝-铁联用的有机废水高级氧化处理方法，所述方法为用酸溶液将有机废水的pH值调至1.5～3.5，在有氧条件下，以铝粉和铁源中的铁作为活性自由基诱导物，诱导反应体系生成活性自由基，在搅拌或辅助曝气下，活性自由基将废水中的有机物氧化，制得处理后的废水；所述有机废水中的有机物为对乙酰氨基苯酚、双酚A或阿特拉津；所述的铁源来自于下列之一铁粉、二价铁盐或三价铁盐；所述的铝粉质量用量以有机废水的体积用量计为1～10g/L，铁源中铁的物质的量以有机废水的体积用量计为10～1000μmol/L；该方法具有操作简单、效率高、成本低、能耗少等优点，同时还能使工业中产生的废铁和废铝得到有效利用。
文档编号C02F101/30GK101985378SQ20101055099
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者刘万鹏, 刘维屏, 曹贝佩, 林坤德 申请人:浙江工业大学