本发明专利技术涉及一种Fe0-Al0/O2体系高级氧化水处理方法，具体步骤为：将金属铝和金属铁按WAl/WFe=0.01：1～1.0：1的质量比例称量好，充分混合作为填料放入反应器内，投加前对金属铝和金属铁表面作除油清洗工作；将待处理废水调节到pH值为3～10，反应器内进水后在常温常压下充氧曝气，金属铝在曝气后易产生过氧化氢，金属铁遇到过氧化氢后立即发生Fenton高级氧化反应，产生强氧化性的·OH，用以氧化污染物(RH)；废水在反应器内反复循环，控制回流比为2:1～10:1，水力停留时间为3-5小时；反应结束后，停止曝气，静置废水10～15min，使生成的Fe3+、Al3+进一步生成多孔絮凝剂Fe(OH)3、Al(OH)3，使水中的悬浮固体、胶体凝聚，并吸附水中的可溶性污染物一起沉淀，使水质进一步得到净化。本发明专利技术方法简单易行，成本低廉。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种工业废水中难降解有机物的高级氧化处理方法，涉及一种Fe°-Al°/02体系高级氧化水处理方法,尤其是活性氧(Reactive Oxygen Species, , ROS)的原位形成方法。
技术介绍
高级氧化技术AOPs (Advanced Oxidation Processes)是近20年来兴起的水处理新技术，实际上就是一种人工强化产生ROS并利用它氧化去除有机物的工艺。通常的高级氧化过程都涉及到 H2O2 和· OH 的生成，诸如 03/H202, UV/H202, UV/H202/03, Ti02/UV, Fe2+/H2O2, Fe2+/UV/H202等工艺。显然地，UV和H2O2的使用导致费用增加成为限制高级氧化技术广泛使用的一个瓶颈。 为解决高级氧化技术运行费用高的难题，学者们一直在探索摒弃人工添加H2O2而利用环境中的O2生成活性氧ROS (H2O2和· 0H)的方法。目前报道的分子氧的活化方法有金属卟啉催化法、多金属氧酸盐阴离子催化法和Fe°/02界面ROS原位生成法，其中最受青睐的是零价铁法。但是，零价铁在有氧条件下的反应伴随着两个对反应不利的过程(1)氢氧根离子的产生导致溶液PH上升，降低了体系的氧化能力，因为Fe°/02界面H2O2的原位形成和后续的Fenton反应在酸性pH (pH < 3)下才有效；(2)铁的氢氧化物沉淀在零价铁表面反应位点积累，导致零价铁表面钝化以及反应活性的逐渐丧失。除了常见的零价铁以外，零价铝(Al°)也具有将分子氧活化产生ROS的能力，且具有一定的优势(I) Altl可以为电子转移提供更多的热力学驱动力；(2)反应过程伴随产生的铝离子在较大pH范围内不发生沉淀。Al3++3e- —Al。(浐=I. 667V)Fe2++2e_ — Feci (浐=O. 44V)Al203+20r — 2A102>H20 AlVO2体系比Fe°/02体系具有更高的H2O2原位生成率，但是Α1°/02体系中生成H2O2后，由于铝非多价态金属，故其Fenton反应产生· OH的过程较慢，成为Α1°/02体系氧化降解有机污染物的控制反应。
技术实现思路
本专利技术提出一种常温差压下原位连续自动产生H2O2和快速Fenton反应的Fe0-AlVO2体系高级氧化水处理方法。本专利技术提出的Fe°-Al°/02体系高级氧化水处理方法，以机械加工的金属铁和金属铝作为原料，填充入反应器上部，开始进水后同时搅拌、曝气。在水中，金属铝在曝气后易产生过氧化氢，而金属铁遇到过氧化氢立即发生Fenton高级氧化反应，产生· OH进行高级氧化反应。同时，所产生的铁、铝氢氧化物也具有吸附去除污染物的能力，有利于出水水质的进一步提闻。具体步骤如下(1):铁铝双金属阳极的制备 视水质情况，将金属铝和金属铁按WA1/WFe=0. Ol :1 I. O :1的质量比例称量好，充分混合作为填料放入反应器内，投加前对金属铝和金属铁表面需作必要的除油清洗工作，以利于后续高级氧化反应的发生； (2)将待处理废水调节到pH值为3 10，反应器内进水后在常温常压下充氧曝气，金属铝在曝气后易产生过氧化氢，而金属铁遇到过氧化氢后立即发生Fenton高级氧化反应，产生强氧化性的· 0H，用以氧化污染物(RH);废水在反应器内反复循环，以强化传质效果，回流比取决于水质，一般为2:1 10:1，水力停留时间为3-5小时，使废水能得以充分处理。Al0 — Al3++3e_O2+H.+e — HO 2 HO. 2 —H2O2+ O2Fe0 — Fe2++2e_Fe2++ H2O2 — Fe3++0H> · OHFe2++ · OH — Fe3++ 0H_ Fe3++ H2O2 — Fe2++ HO · 2+H.HO. 2+ H2O2 — O2+ H2O + · OHRH+ · OH — R · + H2OR · + Fe3+ — Fe2++R+R · + O2 — ROO+…一CO2 + H2O (3):反应结束后，停止曝气，静置废水10 15min，使步骤(2)生成的Fe3+、A13+进一步生成多孔絮凝剂Fe (OH) 3、A1 (OH) 3，使水中的悬浮固体、胶体凝聚，并吸附水中的可溶性污染物一起沉淀，使水质进一步得到净化。Fe3+ +30F — Fe (OH) 3 IAl3+ +30Γ —Al (OH)3 I 本专利技术中，所述金属铁可以是铁片、铁屑、铁粉、铁球或铁的边角废料中一至多种；金属铝也可以是片状、碎屑、粉状、铝的边角废料或用铝材加工成管状、网状或其它形状中一至多种。本专利技术的优点是 (I)整个反应过程中均不投加过氧化氢、亚铁盐、紫外、臭氧等物质，达到降低运行费用、简化流程的目的。即常温常压下，以空气为氧气源，利用Fetl协同Al°在水溶液中将分子氧原位还原产生H2O2,继而，以Fe°及其腐蚀所产生的Fe2+引发在金属表面原位生成的H2O2发生芬顿反应生成·0Η，快速氧化去除水中有机污染物。(2)絮凝剂Fe (OH) 3、A1 (OH) 3在水中也会原位生成，其可使水中可能存在的悬浮固体、胶体物质凝聚，并吸附水中的可溶性污染物一起沉淀，使水质进一步得到净化。(3)本专利技术适用的pH值范围为3 10，不仅能在酸性条件下进行，而且也可在中性和弱碱性条件下进行，且处理后出水的PH值一般在71范围内，如作为预处理工艺时，出水一般不需要进行PH值的调整就可以直接进入好氧生物处理工艺，若作为深度处理工艺，可满足污水综合排放标准。但酸性条件下的处理效果一般好于碱性时的处理效果。(4)本专利技术处理费用便宜。该工艺所用的Fe°是金属工件加工的废料，Al0是地壳最丰富的金属元素，均价廉易得，且可长期使用。(5)本专利技术作前处理时，能将对微生物有毒有害的难降解物质先行除去，提高了B0D5/C0D，使废水更适于后继的生化处理，有利于出水最终达标排放；本专利技术作后处理时，能氧化难生物降解的物质，进一步降低出水COD与SS,保证出水达标排放。附图说明图I为体系中羟基自由基存在的验证试验结果。羟基自由基捕捉剂为苯甲酸(BA )，捕捉后的产物为对羟基苯甲酸(ρ-ΗΒΑ )。图2为不同铁屑、铝屑投加比例和溶液初始pH值下3h后EDTA废水的处理效果。具体实施例方式下面通过实施例进一步说明本专利技术。实施例I处理EDTA化工废水 第一步分别秤取三份相同重量的铁屑和铝屑，第一份是单纯的铁屑，称为滤料A ;第二份是单纯的铝屑，称为滤料B;第三份将铝铁屑按质量比WA1/WFe=0. 04，称为滤料C ;分别放入三个滤池。以下实施步骤相同。第二步分别将滤池中EDTA废水调pH到3、5、7、9，在常温常压下曝气，维持水中溶解氧在2mg/L以上，并以5:1的回流比让废水在上述滤池内循环，水力停留时间为3 5小时，使EDTA废水在滤池中充分反应。第三步静止沉淀30分钟，测其上清液。采用上述A，B, C三个滤料组成的滤池，同时处理浓度约为190mg/L的EDTA废水。结果显示，本专利技术C的方法效果远好于其它两种方法，见表I。采用苯甲酸(BA)捕捉·0Η，检测BA与·OH反应产物p_HBA的浓度，同时测定EDTA的降解速率，结果如附图I所示，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种Fe0？Al0/O2体系高级氧化水处理方法，其特征在于具体步骤如下：(1)：铁铝双金属阳极的制备：视水质情况，将金属铝和金属铁按WAl/WFe=0.01：1～1.0：1的质量比例称量好，充分混合作为填料放入反应器内，投加前对金属铝和金属铁表面作除油清洗工作，以利于后续高级氧化反应的发生；(2)将待处理废水调节到pH值为3～10，反应器内进水后在常温常压下充氧曝气，金属铝在曝气后易产生过氧化氢，金属铁遇到过氧化氢后立即发生Fenton高级氧化反应，产生强氧化性的·OH，用以氧化污染物(RH)；废水在反应器内反复循环，控制回流比为2:1～10:1，水力停留时间为3？5小时；(3)：反应结束后，停止曝气，静置废水10～15min，使步骤(2)生成的Fe3+、Al3+进一步生成多孔絮凝剂Fe(OH)3、Al(OH)3，使水中的悬浮固体、胶体凝聚，并吸附水中的可溶性污染物一起沉淀，使水质进一步得到净化。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：樊金红，刘忻，马鲁铭，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：
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