一种采用黄铁矿催化过硫酸氢盐处理有机废水的方法与流程

本发明属于水处理领域，具体属于一种采用天然矿物黄铁矿催化过硫酸氢盐，产生活性氧物质，处理有机废水的方法。

背景技术：

近年来，工业化进程快速推进和化学合成技术不断提升的同时，排放了大量有机污染物。有机污染物溶于水形成有机废水，对生态环境造成了破坏，严重干扰了人类的生存状态。由于这些有机废水成分复杂，且在水中的溶解度较高，一般的处理方法（吸附法、生物降解法、光催化法、电化学氧化法）很难对其实行无害化处理。高级氧化法由于具有操作简单、氧化能力强等特点，因而非常适合处理难降解的有机废水。

高级氧化法中采用的氧化剂主要包括过氧化氢、臭氧、过硫酸氢盐等。这些氧化剂都需要与催化剂一起使用，才能发挥其降解作用。常用的催化剂为过渡金属离子（如fe²⁺,fe³⁺,cu²⁺,mn⁴⁺,ni²⁺、ru²⁺）以及相应的氧化物（如feo,fe2o3,cuo,mno2,nio,ruo）等。其中，铁基催化剂由于反应活性强，毒性低，且价格低廉，因而在有机废水处理中具有很强的实用价值。

过氧化氢和铁基催化剂发生芬顿反应，生成强氧化性的氢氧根自由基（•oh），将有机废水中的污染物氧化成水和二氧化碳等小分子物质。然而过氧化氢容易分解；过氧化氢芬顿反应对液相ph很敏感，需要反应前后调节液相ph，不仅降低了可操作性，而且增加了成本。

臭氧和铁基催化剂发生反应，生成•oh，降解有机污染物。然而该方法操作过程复杂，对设备要求高。

因此，人们希望能有一种氧化剂性质稳定、受ph值影响小且无毒无害的有机废水处理方法。

技术实现要素：

本发明提供一种采用黄铁矿催化过硫酸氢盐处理有机废水的方法，旨在针对目前铁基催化剂高级氧化法在有机废水处理中存在氧化剂稳定性差、工艺操作难度大、设备要求高、处理效率不理想等特点，创新性地采用来源丰富、价格低廉、化学稳定性好、无毒无害、纯天然的黄铁矿催化过硫酸氢盐，以提升高级氧化法在实际有机废水处理中的应用价值。天然黄铁矿的使用，使得过硫酸氢盐高级氧化法更加绿色环保，实用性更强。

本发明通过以下技术方案来实现有机废水的处理：

（1）采用球磨机球磨黄铁矿颗粒并过筛，得到黄铁矿粉末样品;

（2）将一定量的过硫酸氢盐加入有机废水中，搅拌一段时间以确保过硫酸氢盐全部溶解后，持续搅拌状态下，加入一定量的黄铁矿引发催化降解反应；待反应结束后，通过离心或过滤等方式实现固液分离，并将得到的固体置于烘箱中干燥，可在下一次有机废水的处理中继续使用。

步骤（1）中黄铁矿粉末样品粒径为0.2μm~4μm。

步骤（2）中处理的有机废水来自化工厂、印染厂、制药厂等；黄铁矿在有机废水中的浓度为0.1gl^-1~2.0gl^-1；过硫酸氢盐在有机废水中的初始浓度为0.1gl^-1~2.0gl^-1，过硫酸氢盐为过硫酸氢钠、过硫酸氢钾等中的一种或两种组合；反应时间为0.5h~3.0h；有机废水ph范围为2.7~12.1。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用过硫酸氢盐高级氧化法，能生成氧化性强于•oh的硫酸根自由基（so4^•-）；过硫酸氢盐溶解于液相中，能够电离出氢离子，因而能够在一定程度上调节液相ph；过硫酸氢盐化学性质稳定，储存运输方便。因而，过硫酸氢盐是一种具有实际应用价值的有机废水氧化剂。

2、黄铁矿不仅来源丰富，价格低廉，无毒无害，化学性质稳定，且二价铁含量高，因而非常适合于催化过硫酸氢盐。

3、本发明采用来源丰富、价格低廉、绿色环保、稳定性好的天然黄铁矿，成功催化了过硫酸氢盐，产生了强氧化性的硫酸根自由基，实现了有机废水的低成本处理。与目前广泛使用的双氧水和臭氧等氧化剂相比，过硫酸氢盐不仅化学性质稳定，而且能够在宽ph范围内发挥作用；与目前广泛使用的重金属离子以及相应的氧化物催化剂相比，黄铁矿不仅来源丰富，价格低廉，而且无毒无害。本发明由于直接利用天然矿物，省去了繁琐的催化剂制备环节，因而能够为处理有机废水提供一个低成本、绿色环保、切实可行的工艺。

附图说明

图1为本发明实施例1中过硫酸氢钾、黄铁矿以及过硫酸氢钾/黄铁矿体系中的罗丹明b降解曲线。

图2为本发明实施例6中过硫酸氢钠、黄铁矿以及过硫酸氢钠/黄铁矿体系中的双酚a降解曲线。

具体实施方式

以下内容为本发明的具体实施方式。需要指出的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。此外，下面所描述的本发明各个具体实施方式中所涉及的技术特征，只要彼此之间没有产生冲突就可以相互组合。

实施例1

常温，磁力搅拌状态下，将50mg过硫酸氢钾溶解到100ml5mgl^-1罗丹明b水溶液后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。25min内，罗丹明b降解效率达到了100%。

实施例2

常温，磁力搅拌状态下，将100mg过硫酸氢钾溶解到100ml5mgl^-1罗丹明b水溶液后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。20min内，罗丹明b降解效率达到了100%。

实施例3

常温，磁力搅拌状态下，调节100ml5mgl^-1罗丹明b水溶液ph至6.1后，加入50mg过硫酸氢钾至完全溶解后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。25min内，罗丹明b降解效率达到了90%。

实施例4

常温，磁力搅拌状态下，调节100ml5mgl^-1罗丹明b水溶液ph至8.1后，加入50mg过硫酸氢钾至完全溶解后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。25min内，罗丹明b降解效率达到了100%。

实施例5

常温，磁力搅拌状态下，调节100ml5mgl^-1罗丹明b水溶液ph至9.2后，加入100mg过硫酸氢钠至完全溶解后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。25min内，罗丹明b降解效率达到了97%。

实施例6

常温下，将100mg过硫酸氢钠加到100ml5mgl^-1双酚a水溶液中，磁力搅拌下溶解后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。30min内，双酚a降解效率达到了100%。

实施例7

常温，磁力搅拌状态下，调节100ml5mgl^-1双酚a水溶液ph至7.2后，加入50mg过硫酸氢钾至完全溶解后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。25min内，罗丹明b降解效率达到了98%。

实施例8

常温，磁力搅拌状态下，调节100ml5mgl^-1双酚a水溶液ph至6.1后，加入50mg过硫酸氢钠至完全溶解后，再加入50mg黄铁矿粉末样品。25min内，罗丹明b降解效率达到了93%。