一种废水处理方法

本发明涉及水处理，尤其是涉及一种废水处理方法。

背景技术：

1、随着我国现代工农业的快速发展，大量的人造有机物被排放进入自然界中，严重危害着人体的健康与环境安全。其中，水体污染具有传播范围广、易生物富集、易被人体摄入等特点，对人类的日常生活具有极大的威胁。环境工作者们开发了各种各样的技术来解决水体的污染问题，包括物理吸附法、化学氧化法、微生物法等，但上述方法在实际使用中均存在一些问题。物理吸附法具有吸附极限，存在重复污染与再处理的难题；化学氧化法对反应体系要求严格，且易引入新的污染物；微生物法前处理周期长，成本高，且具有生物污染的潜在隐患。因此，具有能够将污染物彻底矿化为无害小分子的高级氧化技术逐渐受到关注。基于硫酸根自由基(so4·-)的高级氧化技术具有高氧化能力、高环境适应性、应用条件灵活等优点，是一种理想的有机废水处理方法。

2、目前来说，基于硫酸根自由基的高级氧化技术主要是使用具有活化能力的活化材料对过一硫酸盐或过二硫酸盐进行活化处理，产生具有强氧化能力的活性基团，以对有机分子进行降解。常见的活化材料主要分为金属材料与非金属材料。其中金属材料以含有过渡金属成分的材料为主，如过渡金属离子、过渡金属氧化物、铁氧体等。但活化过程中金属成分易发生溶解，造成水体的二次污染。以下文献涉及金属活化材料，专利cn104909427b公开了一种光助多孔铋酸铜活化过硫酸盐水处理方法，里面使用了对人体有害的紫外光，且制备过程复杂；专利cn102247891a公开了一种载锰多相催化剂及利用其催化过硫酸盐产生高活性五价锰的水处理方法，但是使用成本高，存在使用过程中配体流失导致的失活问题，无法应用于复杂水体的氧化处理；专利cn103896388b公开了一种以纳米氧化铜与零价铁复合体系活化过硫酸盐降解污染物的方法，但同样面临着金属原子的溶解与重复适应性差的问题。非金属材料则以碳材料为主，如石墨烯、碳纳米管、活性炭、改性碳材料等，利用碳材料中的含氧官能团对过硫酸盐进行活化，无金属污染的可能性。专利cn105753212a公开了一种利用碳纳米管活化过硫酸盐并进一步产生含氯氧化基团以降解染料的方法，但材料成本较高，易受到环境条件影响。此外，光、声、电、热等也能在一定程度上促进过硫酸盐分解产生so4·-，但面临着装置和操作复杂、成本高等问题。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种废水处理方法，采用多层碳材料对过硫酸盐进行活化，产生硫酸根自由基，降解废水中的污染物。本发明中的废水处理方法不需要额外进行紫外辐照、微波辐照、超声空化、外加电磁场及加热，只需要投加少量的碳材料即可活化过硫酸盐反应生成自由基，进而降解水中污染物。该方法简单易行，适用范围广，污染物去除效率高，过硫酸盐利用率高，不必增加其他处理设备，投入成本低，绿色安全。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、一种废水处理方法，采用多层碳材料对过硫酸盐进行活化，产生硫酸根自由基，对废水中的污染物进行降解。

4、优选的，所述废水处理方法包括以下步骤：将多层碳材料与废水混合，再加入新鲜配制的过硫酸盐溶液进行废水中污染物的降解。所述多层碳材料包括鳞片石墨、膨胀石墨、石墨片、多层石墨烯或石墨化活性炭中的至少一种；所述多层碳材料的添加质量为0.25-10kg/1000l废水，更优选为3-5kg/1000l废水；所述废水中的污染物进行降解的过程中还包括加入碳酸盐的步骤，优选的，所述碳酸盐包括碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钾中的至少一种；所述废水中污染物的降解初始ph为4-11，更优选为9-11；所述废水中的污染物包括杀虫剂、抗生素、细菌、染料内分泌干扰素中的至少一种。

5、与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

6、本发明采用多层碳材料对过硫酸盐进行活化，产生硫酸根自由基，降解废水中的污染物。本发明条件温和，不需要外部能量输入，应用环境要求低，只需要投入碳材料即可活化过硫酸盐产生自由基并降解污染物。本发明较宽酸碱度范围内具有优异的污染物处理能力，且碱性条件污染物处理能力更佳。本发明材料适应含有常见阴离子的水体环境，不易受到环境因素影响。该方法简单易行，环境适应性佳，污染物降解效率高，且具有优异的重复使用性能，经分析使用前后的碳材料化学状态无明显变化，说明材料在活化过程中具有极高的稳定性。本发明应用成本低，绿色安全。

技术特征：

1.一种废水处理方法，其特征在于，采用未经任何处理的多层碳材料对过硫酸盐进行活化，并在碳酸盐的强化下，对废水中的有机污染物进行降解。

2.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述废水处理方法包括以下步骤：将多层碳材料与废水混合，再加入新鲜配制的过硫酸盐溶液进行废水中污染物的降解，再经固液分离实现有机污染物的降解去除。

3.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述多层碳材料的添加质量为0.25-10kg/1000l废水，更优选为3-5kg/1000l废水；所述废水中的污染物与过硫酸盐的摩尔比为0.016-0.2∶1；所述废水的初始ph为4-11，更优选为9-11。

4.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述多层碳材料包括鳞片石墨、膨胀石墨、石墨片、多层石墨烯或石墨化活性炭中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述过硫酸盐包括过一硫酸盐和过二硫酸盐中的一种或两种的组合。

6.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述碳酸盐为碳酸钠、碳酸氢钠和碳酸钾中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，所述废水中的有机污染物包括杀虫剂、抗生素、细菌、染料和内分泌干扰素等。

技术总结
本发明属于水处理技术领域，尤其是涉及一种废水处理方法。本发明中废水处理方法包括以下步骤：采用多层碳材料对过硫酸盐进行活化，产生硫酸根自由基、羟基自由基与单线态氧，对废水的有机污染物进行降解。该方法简单易行，适用范围广，污染物去除效率高，过硫酸盐利用率高，不必增加其他处理设备，投入成本低，绿色安全。

技术研发人员：曾巨澜,严婷,谭烨
受保护的技术使用者：长沙理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31