一种超声波强化微米级铁铜双金属粒子处理废水的方法技术

本发明专利技术涉及一种超声波强化金属粒子处理废水的方法，属于难降解废水处理领域。该方法的工艺步骤如下：将微米级铁铜双金属粒子加入反应器，然后向反应器内连续通入待处理废水并启动超声波，在超声波的作用下微米级铁铜双金属粒子呈流化状态并对废水进行处理，经微米级铁铜双金属粒子处理后的废水连续排出反应器；所述废水在反应器内的水力停留时间为0.2～1.0h。该方法不仅提高了废水的处理效率，而且可避免超声波探头空化腐蚀和填料钝化板结，并拓宽了所处理废水的pH范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于难降解废水处理领域，特别涉及一种超声波強化金属粒子处理废水的方法。
技术介绍
零价铁颗粒内部存在大量微小的渗炭体，当其浸泡在传导性的电解质溶液中时，零价铁颗粒中的渗炭体和铁之间即发生原电池效应而形成大量微观腐蚀原电池，在原电池反应中，Fetl和渗炭体(C)分别作为阳极和阴极，阳极的电偶腐蚀反应提供大量电子，被腐蚀消耗，该电化学腐蚀同时引发了絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等一系列连带协同作用。零价铁技术即基于铁的腐蚀电化学原理而产生，对石油化工、印染、制药及电镀等有毒有害エ业废水具有高效的预处理作用，能分解转化废水中的有毒难降解污染 物，提高废水的可生化性，同时具有运行费用低、易操作管理等优势。但零价铁技术在实际应用中存在易发生填料板结的问题，且仅适用于pH< 4.0的酸性废水。在酸性条件下，零价铁能够取得较高的废水处理效率，但是高的氢离子浓度会导致零价铁的腐蚀速度加快，从而缩短零价铁的使用寿命，增加废水处理费用。为了解决零价铁填料板结的问题，CN1958469A公开了ー种基于超声作用的内电解废水处理方法和装置，该方法采用圆柱形结构的反应器，并将填料固定在其主体反应装置中，利用低強度超声波的微射流作用和冲击波损伤使鉄屑表面使其不断得到活化，以防止鉄屑锈蚀结块。但该方法存在以下缺点(I)固定床结构不利于填料发生有效的流化作用，污染物及其降解产物在填料颗粒表面与溶液之间的质传递过程受到限制，且污染物及铁的腐蚀产物会在填料颗粒表面发生共沉淀作用，长期运行反应器会导致填料颗粒表面形成钝化膜，从而严重影响其对废水的处理效率；(2)填料固定在反应器内部，低強度的超声波仅对反应器内顶部的部分填料有微射流作用和冲击波损伤，而反应器中的大部分填料不能接收到超声波而发生腐蚀板结钝化；(3)反应器的结构为圆柱形，此种结构会导致反应器中的填料颗粒在超声波作用下向反应器底部的四周扩散，并在底部的四周积累，限制了超声波和零价铁之间的协同作用，从而严重影响废水的处理效率。为了克服零价铁技术pH适用范围窄，铁消耗过快的缺点，中国专利ZL02111901. 5公开了ー种催化铁内电解处理难降解废水的方法，该方法利用铁铜之间的电势差远大于铁炭之间电势差，能在中性条件下发生电偶腐蚀降解污染物，将铜、铁及沸石混合后以固定床的形式填充到滤池中，通过回流废水的方式处理废水，对难降解污染物有较好的分解效果，但该方法仍存在一些缺点(I)沸石的阻隔及铁铜之间的间隙等会极大地限制铁和铜接触，导致铁铜之间的宏观原电池和电偶腐蚀的形成受限，废水处理效率降低；(2)固定床的形式限制了污染物及其降解产物在填料颗粒表面和溶液之间的质传递过程，从而影响废水处理效率；(3)固定床的形式还会导致污染物及铁的腐蚀产物在填料颗粒表面发生共沉淀作用，长期运行反应器会导致填料颗粒表面形成钝化膜，从而严重影响废水处理效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供，该方法不仅提高了废水的处理效率，而且可避免填料钝化板结，并拓宽了所处理废水的pH范围，能够在偏中性的pH范围内处理废水，可有效地防止超声波探头空化腐蚀和填料在酸性条件下的快速腐蚀消耗。本专利技术所述超声波强化微米级铁铜双金属粒子处理废水的方法，エ艺步骤如下将微米级铁铜双金属粒子加入反应器，然后向反应器内连续通入待处理废水并启动反应器的超声波探头，在超声波的作用下微米级铁铜双金属粒子呈流化状态并对废水进行处理，经微米级铁铜双金属粒子处理后的废水连续排出反应器；所述废水在反应器内的水力停留时间为O. 2 1.0 h。本专利技术所述方法中，微米级铁铜双金属粒子的制备方法如下在搅拌下于室温、常 压将微米级铁粉加入铜盐水溶液或主要污染物为铜离子的エ业废水中，微米级鉄粉加入完毕后继续搅拌至少15 min，然后静置沉淀，当悬浮在水中的粒子完全沉淀后排出上清液，对所得固体粒子用去离子水或自来水洗涤去除其表面的盐类杂质，即获微米级铁铜双金属粒子；所述微米级铁粉的加入量以铁粉与铜盐溶液或主要污染物为铜离子的エ业废水中铜离子的质量比达到10:1 10:5为限。微米级铁铜双金属粒子的制备方法中，微米级鉄粉的平均粒径为5(T900 Mm。微米级铁铜双金属粒子的制备方法中，铜盐溶液或主要污染物为铜离子的エ业废水中铜离子的浓度至少为10 mg/L;铜盐溶液以硫酸铜、亚硫酸铜或氯化铜为溶质，以自来水或去离子水为溶剂配制而成。所制备的微米级铁铜双金属粒子可保存在自来水或去离子水中备用，或干燥后备用；所述微米级铁铜双金属粒子的干燥在氮气保护下进行，干燥温度40 100で，干燥时间以去除微米级铁铜双金属粒子表面的水分为限，或所述微米级铁铜双金属粒子的干燥在室温下真空干燥，干燥时间以去除微米级铁铜双金属粒子表面的水分为限。本专利技术所述方法中，微米级铁铜双金属粒子的平均粒径为55 950 Mm。本专利技术所述方法中，微米级铁铜双金属粒子的添加量为每升反应器有效容积添加15 40 go本专利技术所述方法中，超声的功率以能使反应器内的微米级铁铜双金属粒子呈流化状态为限。本专利技术所述方法中，所述待处理废水的pH值控制在6. O 8. O、温度为自然温度。本专利技术所述方法中，所述反应器包括反应室、支架、超声波探头和进料器，所述反应室为圆筒体和圆锥筒体的组合体，圆锥筒体位于圆筒体之下，构成反应室的圆筒体下部设有进水口，顶部安装有出水檐，所述进水口与进水管连接，所述出水檐连接有出水管，构成反应室的圆锥筒体底部设有排空ロ，所述排空ロ与安装有控制阀的排空管连接，进料器和超声波探头位于构成反应室的圆筒体内腔并通过位于所述圆筒体内的支撑件固定，支架与构成反应室的圆锥筒体外壁连接。本专利技术所述方法中，构成反应室的圆锥筒体的锥角α为3(Γ120度。本专利技术具有以下有益效果I、本专利技术所述方法使用微米级铁铜双金属粒子处理废水，铁和铜接触紧密、接触面积大，因而增加了铁铜之间宏观原电池和电偶腐蚀的形成数量，有利于提高废水处理效率。2、本专利技术所述方法中，微米级铁铜双金属粒子在反应器中呈流化状态，增强了污染物及其降解产物在填料颗粒表面和溶液之间的质传递效率，有利于污染物的降解。3、本专利技术所述方法使用 的微米级铁铜双金属粒子在反应器中呈流化状态，颗粒之间会发生碰撞及摩擦，同时超声波作用对填料颗粒表面具有清洁作用，因而能够有效阻止污染物及铁的腐蚀产物在填料颗粒表面发生共沉淀作用、防止钝化膜的形成，使铁铜双金属粒子能够保持较高的活性，微电解系统能长期高效地运行。4、本专利技术所述方法使用超声波強化作用处理废水，超声波的空化作用能激活废水中的微小气核，产生振荡、生长、收缩、崩溃等一系列动力学过程，在该过程中，在极小的空间内会产生1900 5200 K的高温和超过50 MPa的高压，温度变化率高达109 K/s,并伴有強烈的冲击波和时速高达400 km/h的射流；空化作用能打开结合力强的化学键，并促进水相燃烧、高温分解或自由基反应，从而能有效地分解废水中有毒难降解污染物。5、本专利技术所述方法使用的反应器下部分呈圆锥体结构，相对于圆柱形结构而言，在超声波作用下填料颗粒能形成完全的流化状态，克服了超声时填料向圆柱体结构底部的四周扩散和积累而不能在反应器内上下方向进行有效流化的缺点。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声波强化微米级铁铜双金属粒子处理废水的方法，其特征在于工艺步骤如下：将微米级铁铜双金属粒子加入反应器，然后向反应器内连续通入待处理废水并启动反应器的超声波探头，在超声波的作用下微米级铁铜双金属粒子呈流化状态并对废水进行处理，经微米级铁铜双金属粒子处理后的废水连续排出反应器；所述废水在反应器内的水力停留时间为0.2～1.0？h。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赖波，李慧强，杨平，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：