專利名稱：一種膨潤(rùn)土協(xié)同芬頓反應(yīng)處理有機(jī)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)，尤其涉及膨潤(rùn)土協(xié)同芬頓反應(yīng)處理有機(jī)廢水的方法。
背景技術(shù)：
芬頓(Fenton)試劑一般是指Fe2 +和H2O2構(gòu)成的氧化體系，由法國(guó)科學(xué)家H. J.H. Fenton于1894年發(fā)明，是一種不需要高溫高壓，而且設(shè)備簡(jiǎn)單的化學(xué)氧化水處理技術(shù)。早期芬頓試劑主要應(yīng)用于有機(jī)分析化學(xué)和有機(jī)合成反應(yīng)，1964年，Eisenhouser首次將芬頓反應(yīng)作為廢水處理的技術(shù)運(yùn)用，并在苯酚及烷基苯廢水處理實(shí)驗(yàn)中獲得成功。傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)會(huì)造成鐵離子流失，為解決這個(gè)問題，逐步發(fā)展起非均相芬頓反應(yīng)，該反應(yīng)體系通常是將催化性能最強(qiáng)的鐵離子負(fù)載到不同的載體上，在保持其催化活性同時(shí)獲得固-液分離
能力、避免二次污染。但該負(fù)載過程復(fù)雜，需要將鐵通過一系列的步驟，比如先合成聚會(huì)鐵，再將鐵負(fù)載到某材料表面，經(jīng)過過濾、烘干和研磨之后，才可以利用。非均相芬頓反應(yīng)體系具有反應(yīng)效率高、有效PH范圍寬廣以及催化劑可再生利用等優(yōu)勢(shì)，是一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦透呒?jí)氧化工藝。目前，多相芬頓催化劑的載體主要有活性炭、沸石分子篩、粘土等三類。膨潤(rùn)土是一種以蒙脫石為主要礦物組成的粘土巖，是應(yīng)用最為廣泛的非金屬礦產(chǎn)之一。蒙脫石的結(jié)構(gòu)特征為一種含水的層狀鋁硅酸鹽礦物，由兩個(gè)硅氧四面體中間夾一個(gè)鋁(鎂)氧(氫氧)八面體組成，屬于2:1型的三層粘土礦物。晶層間的距離為O. 96 2. 14nm,這些納米片層層疊在一起，形成幾百納米到幾微米的粘土顆粒，在膨潤(rùn)土層間有可以交換的陽(yáng)離子。膨潤(rùn)土是一種常見的鐵載體，利用其陽(yáng)離子交換性，將聚合鐵陽(yáng)離子交換到膨潤(rùn)土層間，該過程復(fù)雜，所消耗的水電能耗高，目前尚未用于大規(guī)模的廢水處理中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有膨潤(rùn)土利用以及芬頓反應(yīng)作為廢水處理的不足，提供了一種膨潤(rùn)土協(xié)同芬頓反應(yīng)處理有機(jī)廢水的方法，用該方法可以解決現(xiàn)有芬頓反應(yīng)中鐵離子流失，對(duì)廢水PH要求較高的的問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是在傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)體系中加入被粉碎成5(Tl00目的膨潤(rùn)土原土，膨潤(rùn)土原土的重量(kg)為芬頓反應(yīng)中鐵離子物質(zhì)的量(mol)的3飛倍，同時(shí)加入少量的KC1，KC1的物質(zhì)的量(mol)為膨潤(rùn)土原土重量(kg)的萬(wàn)分之Γ8，攪拌反應(yīng)2 3h即可。該過程是利用膨潤(rùn)土的陽(yáng)離子交換作用，在芬頓反應(yīng)中加入膨潤(rùn)土，將鐵離子和所加入的鉀離子交換到膨潤(rùn)土層間，同時(shí)交換進(jìn)去的鉀離子可以促進(jìn)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)物的吸附，從而提聞鐵的降解效率。本發(fā)明的有益效果是
(I)將膨潤(rùn)土加入的芬頓反應(yīng)中，一是可以避免均相芬頓反應(yīng)鐵離子流失和鐵離子污染的問題，二是可以解決非均相芬頓反應(yīng)中合成催化劑繁瑣的工藝問題，還可以保持均相芬頓反應(yīng)的反應(yīng)速度。
(2)將鉀離子加入，可促進(jìn)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)污染物的吸附，促進(jìn)催化作用。(3)該過程簡(jiǎn)單，能耗低，反應(yīng)結(jié)束后膨潤(rùn)土可以重復(fù)使用。下面通過3個(gè)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明
實(shí)施例1
在金橙II廢水中加入H2O2和FeCl2,H2O2濃度為4 mg/L，F(xiàn)e2+濃度為H2O2濃度的十分之一(摩爾比)，再向其中加入粉碎為100目的膨潤(rùn)土原土，膨潤(rùn)土原土的重量(kg)為該廢水中所含鐵離子物質(zhì)的量(mol)6倍，比如，所含鐵離子為lmol，則加入膨潤(rùn)土原土為6kg。同時(shí)，加入少量KC1，KC1的物質(zhì)的量(mol)為膨潤(rùn)土原土重量(kg)的萬(wàn)分之8，攪拌反應(yīng)3h，測(cè)定廢水中的有機(jī)物和殘余鐵離子的濃度，有機(jī)廢水的COD去除率為95. 6%，廢水中殘留的鐵離子濃度為3. lmg/L，符合鐵排放要求。
對(duì)于同樣的廢水，加入同樣多量的H2O2和FeCl2，不加入膨潤(rùn)土原土和KC1，在同樣的反應(yīng)時(shí)間里，有機(jī)物的COD去除率為73. 2%，鐵離子保持同樣的濃度。實(shí)施例2
在亞甲基藍(lán)廢水中加入H2O2和FeCl2, H2O2濃度為6 mg/L, Fe2+濃度為H2O2濃度的十分之一(摩爾比)，再向其中加入粉碎為50目的膨潤(rùn)土原土，膨潤(rùn)土原土的重量(kg)為該廢水中所含鐵離子物質(zhì)的量(mol)3倍，比如，所含鐵離子為lmol，則加入膨潤(rùn)土原土為3kg。同時(shí)，加入少量KC1，KC1的物質(zhì)的量(mol)為膨潤(rùn)土原土重量(kg)的萬(wàn)分之4，攪拌反應(yīng)2h，測(cè)定廢水中的有機(jī)物和殘余鐵離子的濃度，有機(jī)廢水的COD去除率為96. 2%，廢水中殘留的鐵離子濃度為4. Omg/L，符合鐵排放要求。對(duì)于同樣的廢水，加入同樣多量的H2O2和FeCl2，不加入膨潤(rùn)土原土和KC1，在同樣的反應(yīng)時(shí)間里，有機(jī)物的COD去除率為70. 1%，鐵離子保持同樣的濃度。實(shí)施例3
在金橙II廢水中加入H2O2和FeCl2, H2O2濃度為10 mg/L, Fe2+濃度為H2O2濃度的十分之一(摩爾比)，再向其中加入粉碎為80目的膨潤(rùn)土原土，膨潤(rùn)土原土的重量(kg)為該廢水中所含鐵離子物質(zhì)的量(mol)5倍，比如，所含鐵離子為lmol，則加入膨潤(rùn)土原土為5kg。同時(shí)，加入少量KC1，KC1的物質(zhì)的量(mol)為膨潤(rùn)土原土重量(kg)的萬(wàn)分之6，攪拌反應(yīng)3h，測(cè)定廢水中的有機(jī)物和殘余鐵離子的濃度，有機(jī)廢水的COD去除率為97. 9%，廢水中殘留的鐵離子濃度為3. 3mg/L，符合鐵排放要求。對(duì)于同樣的廢水，加入同樣多量的H2O2和FeCl2，不加入膨潤(rùn)土原土和KC1，在同樣的反應(yīng)時(shí)間里，有機(jī)物的COD去除率為76. 3%，鐵離子保持同樣的濃度。固液分離得到的膨潤(rùn)土繼續(xù)處理相同的有機(jī)廢水處理，加入同樣多的H2O2，不加入鐵離子，經(jīng)過2h攪拌之后，COD去除率為94. 3%。
權(quán)利要求
1.一種膨潤(rùn)土協(xié)同芬頓反應(yīng)處理有機(jī)廢水的方法，其特征是在芬頓反應(yīng)體系中加入被粉碎成5(Γ100目的膨潤(rùn)土原土，膨潤(rùn)土原土重量是芬頓反應(yīng)中鐵離子物質(zhì)的量的3飛倍，同時(shí)加入KCl，KCl物質(zhì)的量是膨潤(rùn)土原土重量的萬(wàn)分之4至萬(wàn)分之8，攪拌反應(yīng)2 3h即可。
全文摘要
本發(fā)明公開一種膨潤(rùn)土協(xié)同芬頓反應(yīng)處理有機(jī)廢水的方法，在芬頓反應(yīng)體系中加入被粉碎成50~100目的膨潤(rùn)土原土，膨潤(rùn)土原土重量是芬頓反應(yīng)中鐵離子物質(zhì)的量的3~6倍，同時(shí)加入KCl，KCl物質(zhì)的量是膨潤(rùn)土原土重量的萬(wàn)分之4至萬(wàn)分之8，攪拌反應(yīng)2~3h即可，利用膨潤(rùn)土的陽(yáng)離子交換作用，在芬頓反應(yīng)中加入膨潤(rùn)土，將鐵離子和所加入的鉀離子交換到膨潤(rùn)土層間，同時(shí)交換進(jìn)去的鉀離子可以促進(jìn)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)物的吸附，從而提高鐵的降解效率，避免均相芬頓反應(yīng)鐵離子流失和鐵離子污染的問題，解決非均相芬頓反應(yīng)中合成催化劑繁瑣的工藝問題，保持均相芬頓反應(yīng)的反應(yīng)速度；加入鉀離子可促進(jìn)膨潤(rùn)土對(duì)有機(jī)污染物的吸附。
文檔編號(hào)C02F1/72GK102992442SQ20121053244
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者馬建鋒, 楊彥, 姚超, 李定龍 申請(qǐng)人:常州大學(xué)