还原-Fenton氧化耦合处理偶氮印染废水的方法技术

本发明专利技术公开了属于环境保护的工业废水处理及回用技术领域的还原-Fenton氧化耦合处理偶氮染料废水的方法。在经预调pH至酸性的偶氮染料废水中加入低剂量经活化的还原剂在20℃-100℃将废水中的偶氮键还原为易被氧化降解的肼键，再通过Fenton试剂氧化降解被还原的染料大分子，反应完成后，调节出水pH至中性，通过沉降进一步除去水中的有机物；沉降后出水可以通过活性炭吸附有机小分子，以进一步保证出水水质。该方法克服了现有的Fenton氧化耦联工艺需额外配备特殊装置和设备、工艺流程复杂、处理费用高等问题，且该工艺流程简单，10h内实现偶氮印染废水色度去除率100%，COD去除率>90%。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了属于环境保护的工业废水处理及回用
的还原-Fenton氧化耦合处理偶氮染料废水的方法。在经预调pH至酸性的偶氮染料废水中加入低剂量经活化的还原剂在20℃-100℃将废水中的偶氮键还原为易被氧化降解的肼键，再通过Fenton试剂氧化降解被还原的染料大分子，反应完成后，调节出水pH至中性，通过沉降进一步除去水中的有机物；沉降后出水可以通过活性炭吸附有机小分子，以进一步保证出水水质。该方法克服了现有的Fenton氧化耦联工艺需额外配备特殊装置和设备、工艺流程复杂、处理费用高等问题，且该工艺流程简单，10h内实现偶氮印染废水色度去除率100%，COD去除率>90%。【专利说明】
本专利技术属于环境保护的工业废水处理及回用
，具体涉及一种纺织印染工业中含难生物降解偶氮染料印染废水的一种还原-高级氧化耦合处理方法。
技术介绍
偶氮染料因其染色迅速并色谱广泛、易于合成且原料便宜、能与大多数合成纤维或自然纤维结合而被广泛生产和应用于纺织印染工业。据估计，世界上每年合成染料的产量大约为106t，而偶氮染料占总量的70%左右。然而，偶氮染料固色率低(约60%-70%)，剩余部分主要以废水形式排放，处理不当将通过产生大量的还原性芳香胺化合物导致严重的水体环境污染，危害人类健康。目前国内外常用的偶氮染料印染废水处理方法包括物理法、化学法和生物法三类。物理法以物理吸附研究最多，但存在废水处理效果不理想、吸附剂再生及处理等问题，而常规的生物法因偶氮染料(尤其杂环偶氮染料)分子中特有的(一个或多个)偶氮键结构难以对其实现高效的降解去除，脱色率不稳定(11.5%-93.6%)，处理周期长，且适用的偶氮染料种类有限，芳香环上取代基为羟基(-0H)、氨基(-NH2)、胺基(-N =)的偶氮染料生物降解性较强，而甲氧基(_0CH3)、磺酸基(_S03H)、甲基(-CH3)、羧基(-C00H)和硝基(-NO2)取代的偶氮染料生物降解性差，分子量越大的偶氮染料越难于生物降解。偶氮染料降解的关键在于偶氮键结构的断裂，化学法由于能实现特定偶氮键的断裂而具有处理效果快速稳定、适用范围广泛的突出特点，其中以化学氧化法最为常用。化学氧化法涉及的氧化剂包括Fenton试剂、03、NaCIO、H2O2等，Fenton试剂氧化法作为一种经典的高级氧化技术，由于在去除废水中难降解有机污染物方面效果较为显著，在印染废水处理中被广泛研究和运用。尽管如此，偶氮染料分子(尤其大分子)由于难降解且夹杂其他复杂结构组分，单一的Fe nton氧化技术尽管能实现脱色率>90%，但有机质去除率较低(C0D去除率约60%-70%)，部分有机物不能完全矿化而转化为中间产物，对H2O2利用率较低导致处理成本高，而且因氧化作用不彻底，最终出水呈棕黄色至褐色，难以使废水达到排放，更难达到回用要求。因此，Fenton试剂耦联其他氧化手段处理偶氮印染废水成为现今的研究热点，尤其是UV-Fenton氧化、电解-Fenton氧化、生物-Fenton氧化。上述Fenton氧化耦联工艺都是基于促进H2O2分解产生羟基自由基，增强体系的氧化能力，整体提高偶氮染料分子降解速率和效率的基本原理。由于这类氧化耦联工艺需要提供特定的能量或微生物生存条件，一般需配备特定装置，处理流程较为复杂，处理费用较高，实际工程应用面临困难。
技术实现思路
针对现有的Fenton氧化偶联工艺需要额外配备特定装置，处理流程复杂，处理费用较高的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于还原剂还原偶氮键再耦合Fenton试剂氧化降解偶氮染料分子的还原-Fenton氧化稱合处理的新方法。该方法不仅能够实现高浓度偶氮染料废水色度和COD的高效去除，为印染废水直接排放甚至进一步回用提供技术支撑，而且工艺流程简单，无需额外装置设备，显著降低废水的处理费用。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下:—种还原-Fenton氧化耦合处理偶氮染料废水的方法，首先在偶氮染料废水中加入还原剂进行处理，将偶氮染料废水中的偶氮键还原为肼键，再采用Fenton氧化法处理废水，最后调整废水的PH至中性或碱性，静置去除沉淀，得到出水。一种优选的还原-Fenton氧化耦合处理偶氮染料废水的方法，具体方法包括如下步骤:(I)调节偶氮染料废水的pH至I~5，按照还原剂与废水的质量比为0.1-10:100加入还原剂，进行还原反应，使偶氮染料废水中的偶氮键还原为肼键；(2)在被还原的偶氮染料废水中添加Fenton试剂，进行氧化反应，氧化降解被还原的染料分子生成CO2、水等小分子；(3)反应结束后，调节废水的pH至7~9，静置去除沉淀，得到出水；碱性环境下之前的还原剂进而发生反应，生成的多聚氧化铝或其它氧化物有利于废水中发色有机物的进一步沉降；上述偶氮染料废水为单偶氮染料废水、多偶氮染料废水或两者的混合废水。上述还原剂为经 活化处理的金属铝粉，该还原剂粒径一般在100目以下。上述活化处理为使用稀盐酸溶解金属铝粉表面的氧化层。上述步骤(1)中使用盐酸调节废水的pH。步骤(1)中还原反应的反应时间为l_2h，反应温度为20°C _100°C。步骤(2)中的Fenton试剂为亚铁盐和体积分数为30%的H2O2,亚铁盐的投加量为0.01mmol L^1-0.1mmol 1，30% 体积分数的 H2O2 的投加量为 ZmLr1-1SmL L'步骤(2)中氧化反应的反应时间为5h_8h，反应温度为20°C _100°C。在步骤(3)的出水中加入活性炭，活性炭与出水的固液比为0.l-l:50g/ml，在200C -100°C搅拌20-60min ;活性炭可以吸附废水中的有机小分子后，最终出水的COD去除率大于90%，废水色度、浊度去除率达到100%。与已有的偶氮染料废水的Fenton氧化偶联工艺相比，本专利技术的有益效果如下:(I)通过添加极低剂量的还原剂在酸性条件下将偶氮键还原，显著改善后续Fenton试剂降解染料分子的速率和效率，与不加入还原剂相比效率提高了 I倍左右；且加入的还原剂通过调整PH至中性或碱性后又生成絮凝剂，通过沉降进一步去除废水中的有机物；(2)在短时间内(IOh)能实现偶氮染料废水色度、COD的高效去除，因此显著增加偶氮印染废水的日处理能力；( 3 )本方法适用于含分子量各异、结构复杂程度不同的偶氮染料废水，包括单偶氮染料、多偶氮染料或者其混合物，能够保证色度和COD去除效果，色度去除率100%，COD去除率大于90%，出水水质稳定；(4)本方法无需配备特定设备，仅需搅拌、沉降、过滤等简单操作，使用简单容器即能实现还原-氧化-固液分离-吸附等多个过程，处理流程相对简单，处理费用较低。【专利附图】【附图说明】图1为偶氮染料废水的还原-Fenton氧化处理工艺流程图；图2为经还原-Fenton氧化耦合处理的含活性橙122废水的494nm吸光度-反应时间变化曲线。【具体实施方式】下面结合附图和具体实例进一步详细的说明本专利技术，但并不因此而限制本专利技术的范围。本专利技术所述的，是在酸性条件下先通过经活化的还原性粉剂将偶氮染料分子的偶氮键还原，再由Fenton试剂氧化降解被还原的染料分子，应完成后，调节出水PH至中性，通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种还原?Fenton氧化耦合处理偶氮染料废水的方法，其特征在于，首先在偶氮染料废水中加入还原剂进行处理，使偶氮染料废水中的偶氮键还原为肼键，再采用Fenton氧化法处理废水，最后调整废水的pH至中性或碱性，静置去除沉淀，得到出水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁光霞，王毅，雷雪飞，袁超，孙应龙，李磊，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：