申请日2017.09.25
公开(公告)日2017.12.12
IPC分类号C02F1/463; C02F1/28; C02F1/52; C02F1/56; C02F101/38
摘要
本发明涉及一种处理四环素类废水的方法，尤其涉及一种山核桃壳‑电絮凝耦合处理四环素类模拟废水的方法，至少包含以下步骤：(1)山核桃壳经过清洗、研磨、干燥、过80目筛，得到山核桃壳的固体粉末;(2)配置反应溶液，溶液中四环素类污染物的浓度为50～500mg/L，Na2SO4浓度为1g/L;(3)将配制好的溶液加入自制的电解槽中，加入山核桃壳固体粉末，使得山核桃壳固体粉末的浓度为1～10g/L，混合均匀;(4)接通直流电源，调节电源的电流密度为2.5mA/cm2～10mA/cm2，电极采用铝板为阳极，不锈钢板为阴极，极板间距为3～12cm，电解时间为60min。
权利要求书
1.一种核桃壳-电絮凝耦合法处理四环素类废水的方法，其特征如下：至少包含以下步骤：
(1)山核桃壳经过清洗、研磨、干燥、过80目筛，得到山核桃壳的固体粉末;
(2)配置反应溶液，溶液中四环素类污染物的浓度为50～500mg/L，Na2SO4浓度为1g/L;
(3)将配制好的溶液加入自制的电解槽中，加入山核桃壳固体粉末，使得山核桃壳固体粉末的浓度为1～10g/L，混合均匀;
(4)接通直流电源，调节电源的电流密度为2.5mA/cm2～10mA/cm2，电极采用铝板为阳极，不锈钢板为阴极，极板间距为3～12cm，电解时间为60min。
说明书
一种山核桃壳-电絮凝耦合处理四环素类模拟废水的方法
技术领域
本发明涉及一种处理四环素类废水的方法,尤其涉及一种山核桃壳-电絮凝耦合处理四环素类模拟废水的方法。
背景技术
四环素抗生素(四环素、金霉素、多西环素、土霉素等)是广泛应用于人类治疗和畜牧业的广谱合成抗生素。四环素(TC)也是世界上使用最广泛的抗生素之一，适用于人类感染药物，兽药，动物生长促进剂和预防药物。目前，四环素类抗生素在全世界抗生素生产和使用中处于第二位，在中国处于第一位。同时，四环素不能被人体或者动物完全吸收，其中50～80%未吸收的药物通过粪便和尿液排放进入环境。在污水，医院污水，地表水和地下水中都频繁检测到四环素残留物。
处理四环素类废水的技术包括两大类：物化法和生化法。例如臭氧氧化、光芬顿、光电催化降解、离子交换，吸附和序批式活性污泥法(SRB)等。除了上述提出的各类方法，电絮凝法利用了电化学的概念，作为一种相对较新的技术被应用于四环素类废水的处理中。
目前，电絮凝法和辣木籽、花生壳、香蕉皮等生物质材料耦合处理染料废水已经被研究。但是，电絮凝和山核桃壳耦合处理四环素类废水还没有报道。
发明内容
本发明的目的提供一种山核桃壳-电絮凝耦合处理四环素类废水的工艺方法，降低电絮凝能耗，更高效的处理四环素类废水。
一种核桃壳-电絮凝耦合法处理四环素类废水的方法，至少包含以下步骤：
(1)山核桃壳经过清洗、研磨、干燥、过80目筛，得到山核桃壳固体粉末;
(2)配置反应溶液，溶液中四环素类污染物的浓度为50～500mg/L，Na2SO4浓度为1g/L;;
(3)将配制好的溶液加入自制的电解槽中，加入山核桃壳固体粉，山核桃壳固体粉的浓度为1～10g/L，混合均匀;
(4)接通直流电源，调节电源的电流密度为2.5mA/cm2～10mA/cm2，电极采用铝板为阳极，不锈钢板为阴极，极板间距为3～12cm，电解时间为60min。
有益效果：本发明与传统电絮凝相比，其显著优点通过电絮凝和核桃壳耦合，使得四环素类污染物的最终去除率提高，反应过程中的去除速率显著加快。通过本处理方法能够去除水中较高浓度的四环素，并且对环境无二次污染，同时加入核桃壳能够实现农业废弃物的再利用，减少电絮凝法的能耗。另外，本方法使用的设备简单、占地面积小、操作方便。
具体实施方式
反应机理：以Al为阳极，在直流电的作用下，阳极被溶解，产生Al3+经一系列水解、聚合，发展成为各种羟基络合物、多核羟基络合物以至氢氧化物，形成一系列的絮体，机理如方程式表示。能较高效地通过专属吸附、网捕卷扫、吸附架桥作用来吸附污染物，带电的污染物颗粒在电场中泳动，其部分电荷被电极中和而促使其脱稳聚沉。加入的山核桃壳后，结果表明山核桃壳有很小一部分的吸附作用，并且能够作为絮凝剂，加快电絮凝的进程。反应机理如下：
机理1：
阳极:Al_((s))→Al_((aq))^(3+)+3e^-
水解:Al_((aq))^(3+)+3H_2O→Al(OH)_3+3〖H^+〗_((aq))
阴极:3〖H^+〗_((aq))+3e^-→3/(2〖H_2〗_((g)))
机理2:
阳极:Al_((s))→Al_((aq))^(3+)+3e^-
阴极:3H_2O+3e^-→3/(2〖H_2〗_((g)))+3〖OH^-〗_((aq))
聚合:Al_((aq))^(3+)+3〖OH^-〗_((aq))→Al(OH)_3
实施方法1：
配置模拟废水1L，在废水中加入盐酸四环素250mg，加入Na2SO4 1g，将配置好的反应溶液加入自制的反应装置中，加入山核桃壳固体粉末5g，接通直流电源，电流密度为2.5mA/cm2，极板间距3cm。
当电流密度2.5mA/cm2，极板间距为3cm时，山核桃壳与电絮凝耦合，有效提高盐酸四环素去除率，并且节约能源。加入山核桃壳(5g)后，最终盐酸四环素的去除率从84.96%提高到96.07%。在35min时候，山核桃壳电絮凝耦合方法处理盐酸四环素的去除率已经达到84%左右，传统电絮凝的去除率只有30.3%。
实施方法2：
配置模拟废水1L，在废水中加入盐酸四环素50mg，加入Na2SO4 1g，将配置好的反应溶液加入自制的反应装置中，加入山核桃壳固体粉末5g，接通直流电源，电流密度为2.5mA/cm2，极板间距3cm。
当盐酸四环素的量降低到50mg后，反应60min后盐酸四环素的去除率为91.24%，在反应30min后，去除率达到90.43%，处理污染物的浓度较低时，该方法能够快速有效去除废水中的盐酸四环素。
实施方法3：
配置模拟废水1L，在废水中加入盐酸四环素500mg，加入Na2SO4 1g，将配置好的反应溶液加入自制的反应装置中，加入山核桃壳固体粉末5g，接通直流电源，电流密度为2.5mA/cm2，极板间距3cm。
当盐酸四环素的量降低到500mg后，反应60min后盐酸四环素的去除率为63.41%，处理污染物的浓度过高时，该方法不能达到较好的去除率。该方法处理盐酸四环素时，污染物的量为250mg时效果较好。
实施方法4：
配置模拟废水1L，在废水中加入盐酸四环素250mg，加入Na2SO4 1g，将配置好的反应溶液加入自制的反应装置中，加入山核桃壳固体粉末1g，接通直流电源，电流密度为2.5mA/cm2，极板间距3cm。
当山核桃壳的投加量减少为1g时，反应60min后盐酸四环素的去除率为84.96%，与投加量为5g相比，山核桃壳固体粉末的投加量为5g时效果较好。
实施方法5：
配置模拟废水1L，在废水中加入盐酸四环素250mg，加入Na2SO4 1g，将配置好的反应溶液加入自制的反应装置中，加入山核桃壳固体粉末8g，接通直流电源，电流密度为2.5mA/cm2，极板间距3cm。
当山核桃壳的浓度增加大8g/L时，反应60min后盐酸四环素的去除率为95.97%，增加山核桃壳粉末不能进一步提高去除率，增加投加量也会造成能源浪费。该方法处理污染物时，山核桃壳固体粉末的投加量为5g时效果最好。
实施方法6：
配置模拟废水1L，在废水中加入盐酸土霉素250mg，加入Na2SO4 1g，将配置好的反应溶液加入自制的反应装置中，加入山核桃壳固体粉末5g，接通直流电源，电流密度为2.5mA/cm2，极板间距3cm
最终盐酸土霉素的去除率从77.16%提高到87.9%。在40min时候，山核桃壳电絮凝耦合方法处理盐酸土霉素的去除率已经达到77%左右，传统电絮凝的去除率只有35.8%。该方法能够有效的处理盐酸土霉素。
实施方法7：
配置模拟废水1L，在废水中加入盐酸金霉素250mg，加入Na2SO4 1g，将配置好的反应溶液加入自制的反应装置中，加入山核桃壳固体粉末5g，接通直流电源，电流密度为2.5mA/cm2，极板间距3cm。
该反应条件下，加入5g山核桃壳后，最终盐酸金霉素的去除率从94.11%提高到95.95%。在45min时候，山核桃壳电絮凝耦合方法处理盐酸金霉素的去除率已经达到94%左右，传统电絮凝的去除率只有85.34%。方法能够有效的处理盐酸金霉素。
