一种去除水体中难降解污染物的材料的制作及使用方法技术

一种去除水体中难降解污染物的材料的制作方法，取一定量的铁，浸泡于硝酸银水溶液中，保持水溶液的不断流动，完成铁表面镀银，按照质量平衡计算，铁表面的镀银量为总铁质量的０．１～２％；所述的铁，包括铁刨花、铁屑、铁粉；所述的硝酸银水溶液的质量浓度为０．１％～１％；所制得材料的使用方法，可将该材料填充到催化铁反应器或者催化铁反应池中，后将含有难降解污染物的水体通入反应器或者反应池中，进行水力循环，根据受污染水体的性质，控制停留时间及废水ｐＨ值，反应在常温常压条件下进行。所使用的主要材料价廉易得，而且对环境无害，所制得材料去除污染物的能力强，用于去除水体中难降解污染物时运行成本费用低，便于推广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环保领域，涉及废水处理，尤其是涉及水体中难降解污染物的 处理方法，主要是通过还原方法降解水体中的氯代有机物、硝基苯类物质、偶 氮染料等含有强拉电子基团的污染物，主要适用于废水的预处理和受污染水体 的修复。賴絲我国很多地区的水体正受到多种化学污染物的污染，包括地表水、地下水、 工业废水和城市生活污水等。目前我国水体污染的主导处理技术都是以生物氧 化处理为主，但是许多有机污染物由于含有强拉电子基团，其电负性很强，难以被氧化；而且这些物质都是有毒有害污染物，具有很大的生物毒性，所以对 生化处理具有明显的抑制作用，比如氯代有机物、硝基苯类物质等。传统的生 物处理方法不但不能有效处理这些污染物，而且还会受到这些污染物的毒害作 用，影响生化处理的整体效果，所以含难降解有机物水体的处理和净化成为目 前水体污染治理中的一个难点。目前，对于水体中难降解污染物的处理方法主要有物化法、化学法、生物 法等。物化法主要是混凝沉淀、活性炭吸附法、膜分离法、萃取法等，混凝沉 淀法对于溶解性的难降解污染物去除效果不理想，而活性炭吸附法、膜分离法 等处理成本较高，不能大规模开展应用，萃取法只适用于处理浓度较高的废水， 而且物化法只是将污染物从一种介质中转移到另一外一种介质中，并没有根本 降解去除污染物，所以还存在二次污染的可能。生物法包括厌氧生物处理法和 好氧生物处理法，处理工艺简单，成本低，但是处理周期长，占地面积大，而 且由于很多难降解污染物具有很大的生物毒性，所以很多废水难以使用生物法 处理。化学法包括化学氧化法和化学还原法，化学氧化法包括芬顿试剂氧化法、 光催化氧化法、湿式氧化法等高级氧化技术，这些氧化技术能将有毒有害的难 降解污染物彻底完全氧化，但是成本费用太高，工艺操作管理复杂，而且大多 是处于实验室研究阶段，还未能大规模的工程化应用。化学还原法主要包括化 学试剂还原法，和单质金属还原法等，尤其是零价金属还原转化污染物的方法 最近得到广泛研究。研究表明氯代有机物在零价铁还原体系中可以发生快速还 原脱氯反应，使高氯代产物还原脱氯为低氯代产物，降低其生物毒性(周红艺，等. 金属铁还原脱氯处理有机氯化物的研究进展.《环境污染治理技术与设备》，2001,2(3))。还有研究表明零价铁也可以还原硝基苯类污染物，使其转化为苯胺 类物质，大大降低其毒性，而且通过还原转化后，难生物降解物质转化为易生 物降解物质，改善了废水的可生化性能(Hung, H.M et.al. Kinetics and Mechanism of the Enhanced Reductive Degradation of Nitrobenzene by Elemental Iron in the Presence of Ultrasound . Environ. Sci. Technol. 2000， 34(9))。但是这些研究中大 都是使用还原铁粉作为还原剂，反应活性低，容易发生钝化和堵塞反应器，不 利于工程化应用。中国专利"用零价铁和钯催化剂对水中多氯有机化合物快速催 化脱氯"(CN1183316A)公开了一种使用零价铁和元素钯还原处理多氯化合物的 方法，其中使用了贵金属元素钯，处理成本较高，而且还要使用陶瓷、活性炭 或沸石等作为载体材料，工艺复杂，所处理的污染物只是氯代有机物，应用范 围小。铁屑法或者铁碳法处理印染废水等工业废水的方法已有应用，主要是利用 新生态铁离子的混凝作用去除污染物，并未研究其中污染物的还原转化。而且 铁屑法一般控制pH在酸性条件，铁消耗量大，产生污泥多，容易堵塞和板结， 至今未得到很好的推广应用。中国专利"催化铁内电解处理难降解废水的方法" (专利号ZL02111901.5)是以铁为还原剂，铜和沸石等为极化催化材料组成催 化还原体系用于工业废水预处理的方法，具有处理效果好，运行成本低的特点。 但是铜铁是机械混合方式，接触面积有限，对于那些非常难还原转化的污染物 作用不明显，而且铜铁比例为1:10 1:1，铜的使用量大，导致投资成本较高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能提高零价铁还原转化水体中难降解污染物的制 作及使用方法，是一种简单有效的催化铁还原方法，拓展了铁还原方法在受污 染水体处理中的应用范围和处理效率。为达到上述目的，本专利技术的解决方案是通过化学镀的方式在铁表面镀一层 微小颗粒的单质银，银的用量非常少，只有铁总质量的0.1 2%，组成Ag/Fe 复合材料，应用于水体中难降解污染物的还原处理。由于银是通过化学镀的方 式沉积到铁表面，颗粒微小，表面积大，所以银铁接触面积大，而且结合牢固， 不容易脱落。沉积在铁表面的银由于是通过置换反应新生成的，所以具有较高 的反应活性。银在金属活动顺序中属于不活泼金属，银铁组合后扩大了电势差， 能有效增加铁的氧化腐蚀速率和还原能力。而且通过化学镀的方式，在铁表面 形成了无数个微小的银颗粒，组成了无数个原电池，形成电偶腐蚀，增加腐蚀 电流，促进了铁发生氧化反应释放电子的速率，所以也就增加了有机物的还原 反应速率。同时还能扩大应用反应，比如很多单独使用铁不能还原的污染物， 在银铁体系中却能发生快速还原反应。而又因为银的用量非常少，铁的消耗速 率也很少，所以成本费用较低。本专利技术方法包括第一步使用硝酸银溶液对铁进行表面活化。取一定量的铁，可以是铁刨 花或者铁屑或者铁粉或者其中任意两种或者三种的组合，浸泡于质量浓度为0.1 % 1 %的硝酸银或者其它可溶性银盐水溶液中，并通过泵循环方式或者搅拌方 式保持水溶液的不断流动，反应30分钟后停止，放掉水溶液，完成铁表面镀银， 按照质量平衡计算，铁表面的镀银量为总铁质量的0.1 2。％,即铁表面的银化率为0.1 2%。第二步将完成镀银的铁按照堆积密度为0.1 3.0xl0、g/r^的方式填充到 催化铁反应器或者催化铁反应池中，滤料填充高度为0.1 5m。第三步将含有难降解污染物的水体通入反应器或者反应池中，按照1:1 5: 1的回流比进行水力循环，根据受污染水体的性质，停留时间控制在0.5 4 小时。废水pH控制在1 10之间，但是最佳pH为5 7，反应在常温常压条件 下进行。本专利技术方法的优点是1. 本专利技术方法中主要的材料是铁，价廉易得，而且对环境无害，具有较高 的反应活性和还原能力，铁刨花容易放置和堆存，便于工程化应用；2. 通过在铁表面进行化学镀银构成催化还原体系，增加了铁的还原能力和 反应速率。银以微小颗粒的形式固着于铁表面，接触表面大，而且附着力强， 不容易脱落。新生态的银具有很高的反应活性，银与铜相比是更不活泼的金 属，银铁体系比铜铁体系具有更强的还原能力，可以使难降解污染物的还原 反应速率提高5 20倍；3. 该专利技术方法适用pH范围广， 一般不需要调节水体pH，铁消耗量少，产 生的铁泥少，不容易发生堵塞和板结现象；4. 银铁的质量比为0.1 2%，所以银的使用量非常少，在节约投资成本和 运行成本的情况下，有效地提高了铁还原去除污染物的能力；5. 本专利技术方法采用的设备简单，运行管理方便，除了水泵的电耗外，没有 其它能耗，所以本专利技术方法的能耗很低，有利于推广应用。运行成本费用低， 由于银的用量很少，铁的消耗速率很慢，出水中的总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除水体中难降解污染物的材料的制作方法，其特征在于：取一定量的铁，浸泡于硝酸银水溶液中，保持水溶液的不断流动，完成铁表面镀银，按照质量平衡计算，铁表面的镀银量为总铁质量的０．１～２％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴德礼，马鲁铭，王红武，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]