【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及废水处理，具体为一种利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法。
技术介绍
1、化工、制药、化学合成等行业会产生大量含酚废水，酚类污染物具有很强的毒性，不经处理排放到自然界会严重危害生态系统，并对人体健康造成威胁，因此开发高效低成本的含酚废水处理技术很有必要。目前对含酚废水的处理技术主要有物理法、化学法、生物法三大类，其中化学氧化法具处理速率快、可实施性强等优点。目前使用最广泛的化学氧化处理方法是基于h2o2的芬顿氧化处理技术。h2o2虽然本身具有较强的氧化性，但酚类等难降解的有机物仍然很难被h2o2直接氧化降解。因此往往需要额外加入活化剂，形产生强氧化性的羟基自由基(ho·)，将水中的酚类化合物氧化降解成小分子有机物或者矿化为二氧化碳和水。目前使用的各种活化剂的主要活性成分一般为铁离子或含铁化合物，起活化作用的物质为fe2+。
2、专利cn113845201b公开一种基于si-fe/γ-al2o3活化剂活化h2o2处理含酚废水的方法，取得了较好的处理方法，该方法si元素为助催化剂，以fe元素为活性组分，以γ-al2o3为载体制备催化剂，制备过程中需要粉碎、高温煅烧、搅拌等过程，工艺复杂、所需原料种类多、能耗高，这大大提高了技术的实施难度和运行成本，不利于技术的推广。专利cn111068641b公开了采用ceo2、fe2o3、cuo、mno2和贵金属所组成的物活化剂来活化h2o2处理含酚废水的方法，解决了现有活化剂降解含酚废水中cod效率低的问题；此活化剂制备需要干燥、不同温度焙烧等过程，需要添加ru、au和
3、铁作为地壳中丰度排名第四的元素，广泛存在于自然界和水体中，并且铁容易发生氧化还原反应，被广泛应用于水处理工艺中。将含酚废水中的铁利用起来处理废水中的酚类化合物在废水处理降本增效方面具有实际应用价值。
技术实现思路
1、解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，利用含酚废水中的fe3+活化h2o2反应处理含酚废水，不需额外加入含铁活化剂即可大幅提高含酚废水处理速率。
3、技术方案
4、一种利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，包括如下步骤：
5、步骤(1)、向含有fe3+的含酚废水中加入无机酸，调节含酚废水的ph；废水被调成酸性之后使废水中沉淀的fe(oh)3溶解释放为fe3+；反应机理如下：fe(oh)3+3h+＝fe3++3h2o。
6、步骤(2)、将铜盐、半胱氨酸(cys)加入到水中，搅拌溶解得到复合溶液，然后滴加到含酚废水中，搅拌均匀；其中半胱氨酸(cys)将fe3+还原为fe2+，同时半胱氨酸与铁离子形成络合物，增加了铁离子的在不同ph值下的溶解度；反应机理如下：
7、fe3++cys→fe2+。
8、fe2++cys→fecys(铁离子-半胱氨酸络合物)。
9、步骤(3)、将h2o2水溶液滴加到含酚废水中，进行降解含酚废水中的污染物。反应体系中生成的fe2+活化h2o2产生ho·自由基，fe2+被氧化为fe3+；然后ho·自由基与苯酚发生反应生成对苯二酚(hq)，而反应体系中的半胱氨酸则被分解；进一步反应体系中的fe3+被对苯二酚还原为fe2+，同时生成氢醌自由基(sq·-)；同时cu2+可以被对苯二酚还原为cu+，并生成氢醌自由基sq·-，反应速率k2明显快于fe3+和对苯二酚的反应速率k1。
10、fe3++hq→fe2++sq·-；反应速率k1＝4.4×102mol×(l×s)-1。
11、cu2++hq→cu++sq·-；反应速率k2＝5.0×107mol×(l×s)-1。
12、同时生成的氢醌自由基也可以将fe3+还原为fe2+，并生成对苯醌(bq)，且还原速率快于对苯二酚对fe3+的还原反应速率。
13、fe3++sq·-→fe2++bq；反应速率k3＝4.4×104mol×(l×s)-1。
14、反应体系中生成ho·自由基后反应体系中的半胱氨酸被分解；并且cu2+的加入可以明显加快氢醌自由基的生成速度，从而提高fe3+向fe2+的转化速度，使反应体系中有足够的fe2+活化h2o2产生强氧化性的ho·，使废水得到氧化处理。
15、综上所述，半胱氨酸在反应的初始阶段，起到的作用是在反应前将废水中的fe3+还原为fe2+，启动反应开始进行；cu2+的主要作用是加快反应体系中fe3+/fe2+循环，起到强化反应的作用。
16、进一步地，步骤(1)中含酚废水中fe3+的摩尔浓度为≧0.005mmol/l。
17、进一步地，步骤(1)中无机酸包括盐酸、硝酸、硫酸；调节含酚废水的ph至2-5。
18、进一步地，步骤(2)中铜盐包括氯化铜、硫酸铜中的任一种或组合。
19、进一步地，步骤(2)中复合溶液中cu2+的摩尔浓度为0.01—0.05mmol/l，半胱氨酸的摩尔浓度为0.01—0.1mmol/l。
20、进一步地，步骤(2)中控制含酚废水中h2o2的摩尔浓度为2—4mmol/l。
21、进一步地，步骤(3)中控制降解时的温度为15-40℃，降解时间为1-10min。
22、技术效果：本专利技术中废水被调成酸性之后使废水中沉淀的fe(oh)3溶解释放为fe3+；然后半胱氨酸(cys)将fe3+还原为fe2+，同时半胱氨酸与铁离子形成络合物，增加了铁离子的在不同ph值下的溶解度；将h2o2水溶液滴加到含酚废水中，进行降解含酚废水中的污染物。反应体系中生成的fe2+活化h2o2产生ho·自由基，fe2+被氧化为fe3+；然后ho·自由基与苯酚发生反应生成对苯二酚(hq)，而反应体系中的半胱氨酸则被分解；反应体系中的fe3+被对苯二酚还原为fe2+，同时生成氢醌自由基(sq·-)；同时cu2+可以被对苯二酚还原为cu+，生成氢醌自由基sq·-，反应速率k2明显快于fe3+和对苯二酚的反应速率k1；同时生成的氢醌自由基也可以将fe3+还原为fe2+，生成对苯醌(bq)，且还原速率快于对苯二酚对fe3+的还原反应速率；反应体系中生成ho·自由基后反应体系中半胱氨酸被分解；并且cu2+的加入可以明显加快氢醌自由基的生成速度，从而提高fe3+向fe2+的转化速度，使反应体系中有足够的fe2+活化h2o2产生强氧化性的ho·，使废水得到氧化处理。综述所述，半胱氨酸存在反应的初始阶段，起到的作用是在反应前将废水中的fe3+还原为fe2+，启动反应开始进行；cu2+的主要作用是加快反应体系中fe3+/fe2+循环，起到强化反应的作用。
23、本专利技术选择安全无毒的半胱氨酸作为反应启动剂，同时起到还原和络合作用，使反应快速启动的同时拓宽了传统芬顿反应的ph范围；选择cu2+作为反应强化剂，加速了fe3+/fe2+循环，使苯酚快速降解本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(1)中含酚废水中Fe3+的摩尔浓度为≧0.005mmol/L。
3.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(1)中无机酸包括盐酸、硝酸、硫酸；调节含酚废水的pH至2-5。
4.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(2)中铜盐包括氯化铜、硫酸铜中的任一种或组合。
5.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(2)中复合溶液中Cu2+的摩尔浓度为0.01—0.05mmol/L，半胱氨酸的摩尔浓度为0.01—0.1mmol/L。
6.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(3)中控制含酚废水中H2O2的摩尔浓度为2—4mmol/L。
7.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在
...【技术特征摘要】
1.一种利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(1)中含酚废水中fe3+的摩尔浓度为≧0.005mmol/l。
3.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(1)中无机酸包括盐酸、硝酸、硫酸；调节含酚废水的ph至2-5。
4.根据权利要求1所述的利用含酚废水中的铁快速降解苯酚的方法，其特征在于：所述步骤(2)中铜盐包括氯化铜、硫酸铜中的任一种或组合。...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜凤成，张传兵，冯茜茜，王明仕，王璐瑶，张一臣，金昱，田攀阳，吴静冰，司程远，蒋迎磊，陈倩倩，
申请(专利权)人：华夏碧水环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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