申请日2010.11.30
公开(公告)日2011.08.31
IPC分类号C02F1/72; B01J23/889; C02F9/06; C02F9/14
摘要
本发明涉及固体催化Fenton废水处理技术，属于一种高级氧化水处理技术。主要针对目前Fenton试剂的技术缺点：Fe2+投加量过大，H2O2利用率不高，从而导致H2O2投加量增大，处理成本过高，不适合于大规模使用的缺陷，为此开发研制一种高效、廉价的固体非均相催化剂。包括以下内容：固体非均相催化剂的制备方法，将制备好的催化剂装柱形成过滤型工艺，将待处理水和H2O2混合均匀通入催化氧化反应柱，发生固体催化Fenton氧化过程，达到降解废水中有机物的目的。该发明与常规Fenton法相比：使用时不需投加Fe2+，还可大幅度减少H2O2使用量，H2O2/CODcr的比值由常规的1.0～1.05下降到0.8～0.9。由于采用廉价、高效的多孔介质作为催化剂载体，降低了处理成本。本发明适合处理各种浓度的有机工业废水。
权利要求书
1.固体催化Fenton水处理技术，包括以下内容：
a.固体非均相催化剂的制备方法：
称取一定粒径的多孔介质材料，用酸、碱浸泡清洗，去除有害成份，保留有效成份，再用水洗至中性，烘干。将处理后的炉渣置于浓度10%的Fe2SO4溶液+水合MnO2悬浊液搅拌浸泡24h，分离出残液，烘干并加热至300～680℃，保温2h，自然冷却，密封保存。
b.固体催化Fenton氧化应用方法：
将制备好的固体催化剂装柱，待处理水与H2O2充分混合，以一定流速通入催化氧化反应柱，穿过固体催化层，进行Fenton反应后出水。
2.根据权利要求1所述的固体催化Fenton水处理技术，其特征在于：固体非均相催化剂将具有催化功能的Fe2+、Mn4+负载于载体的孔道内形成过滤型Fenton氧化工艺，避免Fe2+、Mn4+不随水流失，可大幅度减少Fe2+的投加量，降低处理成本。
3.根据权利要求1所述的固体催化Fenton水处理技术，其特征在于：固体非均相催化剂可在催化氧化反应柱中形成高浓度的Fe2+、Mn4+，增强催化作用，提高H2O2的转化效率，产生更多的HO·自由基，从而减少H2O2的投加量，进一步降低处理成本。
4.根据权利要求1所述的固体催化Fenton水处理技术，其特征在于：固体非均相催化剂采用价格低廉的多孔介质(如炉渣、焦炭、活性炭等)作为载体，无毒、无害，可反复使用，节约能源，不产生二次污染。
5.根据权利要求1所述的固体催化Fenton水处理技术，其特征在于：进行固体催化Fenton处理时，不需将废水的pH调整到2～4保持较强的酸性，只需维持pH在6～8之间的中性即可，避免了对废水处理前的调酸及处理后的加碱回调。
说明书
固体催化Fenton水处理技术
技术领域
本发明涉及固体催化Fenton法水处理技术，具有强的氧化能力，适合处理各种浓度有机废水。
背景技术
H2O2与催化剂Fe2+构成的氧化体系通常称为Fenton试剂，Fenton试剂所产生的HO·自由基标准电极电势仅低于F2，远远高于常规氧化剂，具有极强的氧化能力，氧化速度快。在短时间内对大部分有机物都能彻底氧化，处理效率高，选择范围小，使用范围广，并且Fenton法反应条件温和，通常对温度和压力没有要求。
但是，Fenton氧化技术必须保证足量二价铁盐，二价铁作为催化剂可催化H2O2转化为HO·自由基，自身氧化为Fe3+。虽然在链式反应中Fe3+又转化为Fe2+，而不消耗，但为了保证自由基产生速率高，需要维持较高浓度的Fe2+，一般对废水投加50g/L，至100g/L以上的Fe2+。Fenton试剂需在酸性条件下进行，一般在pH=2～4，处理废水往往需要大量酸调节pH，处理后废水显酸性，需要加碱回调，造成处理成本增加。Fenton技术降解众多难生物降解有机污染物质时，往往会产生有机中间体，影响处理效果，要达到排放标准需加大H2O2投加量或增加后续处理工艺。Fenton试剂法由于经济性能不够理想，因而限制了该技术的应用推广。
发明内容
本发明为了充分发挥Fenton法的技术优势，克服经济性能不好的缺陷，降低Fe2+、H2O2的投加量，解决H2O2利用率不高，因而针对性的发明一种新型固体催化剂，该催化剂将具有催化功能的Fe2+、Mn4+负载固定于廉价的多孔介质载体上形成过滤型工艺。本发明的固体催化Fenton水处理技术，包括如下内容：
a.固体非均相催化剂的制备方法：
称取一定粒径的多孔介质材料(如炉渣、焦炭、活性炭等)作为催化剂载体，用酸、碱浸泡，去除有害成份，保留有效成份，再用水洗至中性，烘干。将处理后的炉渣置于浓度10%的Fe2SO4溶液+水合MnO2悬浊液浸泡24h，分离出残液，烘干并视载体材质不同而并加热至300～680℃，保温2h，自然冷却，密封保存。
b.固体催化Fenton氧化应用方法：
将制备好的固体催化剂装柱，保持厚度为1200～2000mm，控制废水pH为6～8之间，废水中投加H2O2，投加量控制为H2O2/CODcr的摩尔比为08～1.2之间，待处理水与H2O2充分混合，以3～5m/h流速通入催化氧化反应柱，停留时间为15～40min后出水。
