一种芬顿反应强化剂及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种芬顿反应强化剂及其应用。这种芬顿反应强化剂是由包括如下步骤的制备方法制得：将过氧化氢溶液进行光催化处理，得到芬顿反应强化剂。本发明专利技术提供的芬顿反应强化剂制备方法简单，成分单一，成本低，没有二次污染，其具有很强氧化性，能够提高过氧化氢利用率和反应速率。采用本发明专利技术的芬顿反应强化剂处理废水，可以降低过氧化氢和亚铁用量，并大大降低污泥量，适用范围广。本发明专利技术的芬顿反应强化剂可用于高浓度有机废水预处理，提高污水可生化性，也可用于尾水深度处理，能够降低COD，实现达标排放。实现达标排放。

【技术实现步骤摘要】
一种芬顿反应强化剂及其应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，特别涉及一种芬顿反应强化剂及其应用。

技术介绍

[0002]污水处理最常用的工艺是生物法，生物法主要是针对可生化性好的污染物进行处理，但对含难降解、有毒有害的有机污染物的废水，如医药、化工、印染等工业废水，单纯生物法难以实现达标排放，必须结合其他物化方法形成组合工艺。通过采用物化手段，对这类废水进行预处理，提高其可生化性，为后段生化处理创造有利条件；或者对虽经过生化处理，但尚未达标的废水，进行深度处理，以实现达标排放。
[0003]芬顿反应是一种工业废水处理中常用的高级氧化法，主要是在酸性条件下，通过硫酸亚铁和过氧化氢反应，产生具有强氧化性的羟基自由基，其氧化还原电位高达+2.8V，仅次于氟，利用羟基自由基的强氧化性，对废水中难降解的有机污染物进行氧化分解，除去COD(化学需氧量)；或将污染物降解为容易生化的小分子有机物，提高废水可生化性。芬顿氧化技术具有氧化能力强、工艺流程简单、反应速度快、可结合絮凝沉淀工艺等优点，即可单独使用，也可与其他处理工艺联用。目前，芬顿反应体系已经广泛应用于医药、化工、印染、农药等工业废水处理工程中，具有很好的应用前景。
[0004]但芬顿反应需要在酸性条件下，pH适应范围窄，酸碱消耗量大；过氧化氢利用效率低，需要投入大量过氧化氢和亚铁盐，药剂用量大，运行成本高，而且产生大量铁泥，反应效率低。和生化处理相比较，芬顿工艺运行成本高，一般20元/kgCOD以上，在难降解有机废水处理的芬顿工艺中，药剂成本占运行成本90％以上(不计算污泥处置费)，过氧化氢作为芬顿工艺的氧化剂，其成本占总药剂成本60％以上。尽可能降低芬顿工艺运行中过氧化氢投加量，提高芬顿反应效率，降低运行成本，对芬顿技术在污水处理中推广应用具有重要意义。
[0005]投加增效强化剂，是提高芬顿反应效率，降低芬顿反应氧化剂、催化剂用量的重要手段。CN101792205A公开了芬顿、类芬顿体系强化剂及其使用方法，主要采用抗坏血酸、亚硫酸钠、亚硫酸锂、亚硫酸钾、亚硫酸镁、亚硫酸钙、盐酸羟胺、高氯酸羟胺、硫酸羟胺、联氨、N,N
‑
二乙基羟胺、碳酰肼、胺基乙醇胺、羟胺溶液或氮四取代苯二胺等作为芬顿体系强化药剂；CN102910725A公开了改进的芬顿、类芬顿体系去除水中有机污染物的方法，采用含有三价铈离子、镧离子、铜离子的化合物作为强化增效药剂；CN108689477A公开了一种促进芬顿反应的水处理方法，以氯化铁、黄铁矿粉末、火山岩粉末作为催化剂和强化剂，强化芬顿反应效率；CN109987750A公开了一种由钙和有机酸类络合物介导的促进芬顿氧化的方法，在芬顿氧化处理体系中引入Ca
2+
，同时加入黄腐酸等小分子有机络合物，利用有机酸类络合物与Fe(Ⅱ)之间形成的更稳定化合物，有效维持废水中的Fe(Ⅱ)的有效浓度，同时抑制其转化成Fe(Ⅲ)的速率，使芬顿反应朝着生成羟基自由基的方向进行，提高了
·
OH的生成率，进而促进了有机物的分解，而同时高浓度钙离子作为强化剂，强化了有机酸类络合物对Fe(Ⅱ)转化成Fe(Ⅲ)的抑制速率，从而有助于促进Fe
3+
向Fe
2+
转化，突破芬顿反应的速度控制
步骤，使有机物降解速度大大加快。但是，目前所公开的这些强化药剂要么成分复杂，要么采用有机螯合物、稀土、重金属等作为催化强化剂，价格高，容易造成二次污染，推广应用难度大。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对常规芬顿反应体系中存在的pH适用范围窄、药剂用量多、过氧化氢利用率低、铁泥量大，以及现有的芬顿反应增强剂成分复杂，价格高，容易造成二次污染等问题。为此，本专利技术的目的之一在于提供一种成分简单，制作方便、价格低廉的芬顿反应强化剂，本专利技术的目的之二在于提供这种芬顿反应强化剂的应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：
[0008]本专利技术的第一方面提供了一种芬顿反应强化剂的制备方法，包括如下步骤：将过氧化氢溶液进行光催化处理，得到所述的芬顿反应强化剂。
[0009]优选的，所述芬顿反应强化剂的制备方法中，所述过氧化氢溶液的H2O2浓度为3wt％～5wt％。所述浓度3％～5％的过氧化氢溶液可以采用水稀释浓度30％的过氧化氢溶液制得；所述的水优选为纯水。在本专利技术的一些具体实施例中，稀释所用的水为蒸馏水或者RO(反渗透)制得的纯水。
[0010]优选的，所述芬顿反应强化剂的制备方法中，所述光催化处理的催化剂包括纳米TiO2。
[0011]优选的，所述芬顿反应强化剂的制备方法中，所述光催化处理的光源为紫外灯。
[0012]优选的，所述光催化处理中，所述紫外灯的紫外辐射强度≥1500μW/cm2；进一步优选的，紫外灯的紫外辐射强度为1500μW/cm2～4000μW/cm2。
[0013]优选的，所述芬顿反应强化剂的制备方法中，所述光催化处理的时间为2.5秒～10秒。
[0014]优选的，所述芬顿反应强化剂的制备方法中，所述光催化处理是在光催化反应器中进行；所述光催化反应器包括固载型纳米TiO2金属网和紫外灯。
[0015]优选的，所述光催化反应器中，固载型纳米TiO2金属网制成圆筒形固载型纳米TiO2金属网；所述紫外灯置于圆筒形固载型纳米TiO2金属网中心。所述金属网可由常见的催化剂载体金属材料制成，比如泡沫镍。
[0016]本专利技术提供的芬顿反应强化剂现制现用，保存时间优选不超过24小时。
[0017]本专利技术的第二方面提供了根据第一方面所述制备方法制得的芬顿反应强化剂。
[0018]本专利技术的第三方面提供了根据第二方面所述的芬顿反应强化剂在水处理中应用。
[0019]本专利技术的第四方面提供了一种废水的处理方法，包括以下步骤：
[0020]1)用酸将废水的pH值调至3～5；
[0021]2)向步骤1)的出水加入亚铁离子、过氧化氢和本专利技术第二方面所述的芬顿反应强化剂，进行芬顿反应；
[0022]3)用碱将步骤2)芬顿反应的出水调节pH至中性，再进行絮凝沉淀，上清液排出；
[0023]4)将步骤3)沉淀得到的污泥部分回流至步骤1)中，剩余污泥外排。
[0024]根据本专利技术第四方面提供的处理方法可以处理难降解低浓度有机废水。
[0025]优选的，所述处理方法的步骤2)中，过氧化氢按常规芬顿反应计量减量约一半；亚
铁离子(Fe
2+
)和常规芬顿反应剂量相同。所述常规芬顿反应计量如下：废水中的COD与过氧化氢的质量比为1：(3～10)，亚铁离子与过氧化氢的摩尔比为1：(4～10)。所述处理方法的步骤2)中，按过氧化氢和芬顿反应强化剂总的H2O2计算，废水中的COD与H2O2的质量比优选为1：(1～3)，进一步优选为1：(1～2)。
[0026]优选的，所述处理方法的步骤2)中，过氧化氢是以浓度为25wt％～30wt％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芬顿反应强化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将过氧化氢溶液进行光催化处理，得到所述的芬顿反应强化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述过氧化氢溶液的H2O2浓度为3wt％～5wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光催化处理的催化剂包括纳米TiO2。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光催化处理的光源为紫外灯；所述紫外灯的紫外辐射强度≥1500μW/cm2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述光催化处理的时间为2.5秒～10秒。6.根据权利要求1至5任一项所述的制备方法，其特征在于：所述光催化处理是在光催化反应器中进行；所述光催化反应器包括固载型纳米TiO2金属网和紫外灯。7.权利要求1至6任一项所述制备方法制得的芬顿反应强化剂。8.权利要求7所述的芬顿反应强化剂在水...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军，程宜天，李光辉，梁钰芝，何建强，陈洁欢，梁端明，王同孝，陈骆萍，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：