申请日2013.08.05
公开(公告)日2013.12.04
IPC分类号C02F1/461; C02F1/467; C02F1/463
摘要
本发明涉及一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法，包括获取并清洗废铁屑，废铁屑用酸活化后水洗至中性，称量已处理的废铁屑，按照活性炭和废铁屑质量比1:(1~5)的比例掺入活性炭颗粒，混匀，将含膦系缓蚀阻垢剂的循环冷却水排污水通入有废铁屑和活性炭的反应器，搅拌反应后进行固液分离，使废水中的磷得以去除，同时pH也接近中性。本发明是利用废铁屑和活性炭颗粒，通过微电解作用产生高活性物质，将有机膦转化为易于去除的无机态磷;电解产生的Fe2+可以被氧化为Fe3+，能够通过絮凝及共沉淀的方式去除大部分无机态磷或有机态膦。本方法应用废铁屑为处理原料，成本低廉，实现了废物的再利用，具有“以废治废”的现实意义。
权利要求书
1.一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法，其特征在于包括如下步骤：
第一步：一个获取废铁屑的步骤，所述的废铁屑平均粒径在1~3mm之间;
第二步：将废铁屑用强碱溶液浸泡，然后用水洗涤去除表面的油污，洗至中性后用质量百分比浓度为4~8%的盐酸或者硫酸活化，活化时间为0.2~2小时，再用水冲洗至中性后备用;
第三步：量取已处理的废铁屑，置于反应器中，按照活性炭和废铁屑的质量比为1:(1~5)的比例掺入活性炭颗粒，混匀;
第四步：将含有机膦的循环冷却水排污水通入有废铁屑和活性炭的反应器，搅拌;
第五步：反应0.5~3小时后进行固液分离，测定总磷浓度和废水pH。
2.如权利要求1所述的一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法，其特征在于：所述的有机膦为循环冷却水中作为缓蚀阻垢剂的膦系化合物。
3.如权利要求1所述的一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法，其特征在于：所述的活性炭的平均粒径在2~6mm之间。
4.如权利要求1所述的一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法，其特征在于：所述的强碱溶液为质量百分比浓度为4~6%的氢氧化钠溶液，或者氢氧化钾，或者氢氧化钙溶液。
5.如权利要求1所述的一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法，其特征在于：所述的强碱溶液温度在40~70℃之间。
说明书
一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法
技术领域
本发明属于化工领域，尤其涉及一种去除有机膦的方法，特别是一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法。
背景技术
膦系缓蚀阻垢剂是工业循环冷却水方面应用最多的水处理药剂，循环冷却水中的磷以有机态的形式存在，由此导致循环冷却水中含有一定浓度的有机态膦，膦在循环冷却水中的浓度在2.5mg/L(以总磷计)左右。循环冷却水的排放量很大，如果直接排放到环境中将会导致或加剧受纳水体的富营养化状况。传统的废水除磷技术包括生物降解法、化学沉淀法和吸附法等。对于循环冷却水，其中除含缓蚀阻垢剂外还含有相当含量的杀生剂，且有机膦的可生化性较低，因此直接利用生物法处理循环冷却水排污水难以实现达标排放的目的。由于有机膦的阻垢特性，以铝盐、铁盐、钙盐和镁盐为沉淀剂的化学沉淀法同样难以与循环冷却水中以有机膦形态存在的含磷污染物形成沉淀而去除。由于受限于吸附剂的吸附容量、选择性及其再生难题，对于水量巨大的循环冷却水而言吸附法也难以达到理想的除磷效果。因此，寻求合适的除磷技术就成为解决循环冷却水排污水中以膦系缓蚀阻垢剂为主要形态的含磷污染物排放问题的关键。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供了一种去除循环冷却水排污水中有机膦的方法，解决了现有技术中循环冷却水排污水中的有机态磷难以有效去除的技术问题。
本发明提供了一种循环冷却水排污水去除有机膦的方法，包括如下步骤：
第一步：一个获取废铁屑的步骤，所述的废铁屑的平均粒径在1~3mm之间;
第二步：将废铁屑用强碱溶液浸泡，然后用水洗涤去除表面的油污，洗至中性后用质量百分比浓度为4~8%的盐酸或者硫酸活化，活化的时间为0.2小时~2小时，再用水冲洗至中性后备用;
第三步：量取已处理的废铁屑，置于反应器中，按照活性炭和废铁屑的质量比为1:(1~5)的比例掺入活性炭颗粒，混匀;
第四步：将含有机膦的循环冷却水排水通入有废铁屑和活性炭的反应器，搅拌反应;
第五步：反应0.5~3小时后进行固液分离，测定总磷浓度和废水pH。
进一步的，所述的有机膦为循环冷却水中作为缓蚀阻垢剂的膦系化合物。
进一步的，所述的活性炭平均粒径在2~6mm之间。
进一步的，所述的强碱溶液为质量百分比浓度为4~6%的氢氧化钠溶液、或者氢氧化钾或者氢氧化钙溶液。
进一步的，所述的强碱溶液的温度在40~70℃之间。
具体的，本发明采用强酸浸泡废铁屑是为了去除表面氧化膜，同时增大铁屑粗糙度，以增加铁屑表面积，并活化废铁屑。
铁碳微电解工艺对污染物的去除是基于氧化还原、吸附、絮凝等综合作用的结果。首先废铁屑是一种多孔性物质，能够通过物理吸附作用吸附废水中的膦;其次，铁碳混合物在电解质溶液中能够形成为数众多的微原电池，这些微原电池以铁为阳极、碳为阴极发生氧化还原反应，具体反应方程式如下：
阳极 Fe→Fe2++2e (1)
阴极 2H++2e→2[H]→H2 (2)
O2+4H++4e→2H2O (酸性条件) (3)
O2+2H2O+4e→4OH- (中性或碱性条件) (4)
生成的高活性物质可以与膦系缓蚀阻垢剂发生氧化还原反应，将有机态膦氧化为易于去除的无机态磷;不断生成的Fe2+在有氧时被氧化为Fe3+，碱性条件下生成的具有絮凝活性的高聚合度Fe(OH)3胶体，能够以絮凝吸附、共沉淀等形式去除水中的有机膦悬浮胶态物质;另外，Fe2+或Fe3+还可以直接与生成的无机磷酸根形成磷酸铁沉淀。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明是利用废铁屑和活性炭颗粒，通过微电解作用产生高活性物质(如新生态[H]和Fe2+(酸性条件)或[OH]和Fe2+(中性或碱性条件))，将循环冷却水中的有机态膦转化为易于去除的无机态磷;电解产生的Fe2+可以被氧化为Fe3+，在碱性环境下形成Fe(OH)2或Fe(OH)3胶体，可以通过絮凝的方式去除一部分无机态磷或有机态膦，另外，生成的无机磷酸根能够与Fe2+、Fe3+形成磷酸盐沉淀而得以去除。本方法应用废铁屑为处理原料，成本低廉，实现了废物的再利用，具有“以废治废”的现实意义。
具体实施方式
利用本发明的方法处理含膦系缓蚀阻垢剂的电厂循环冷却系统废水。处理前水质测定结果为总磷2.45mg/L，pH 8.76。实验所用活性炭平均粒径为2~3mm，
操作步骤如下：
第一步：一个获取废铁屑的步骤，所述的废铁屑的平均粒径在1~3mm之间，所述的废铁屑为铸铁屑;
第二步：将废铁屑用5%的热氢氧化钠溶液浸泡洗涤去除油污，洗至中性后用5%盐酸活化30min，冲洗至中性后备用;
第三步：量取27g步骤(二)已处理的废铁屑(以不含水废铁屑计算)，按碳铁质量比为1:2.45掺入活性炭颗粒，混匀后置于反应器中，采用的活性炭平均粒径为2~3mm;
第四步：将250 mL含膦系缓蚀阻垢剂的循环冷却水通入有铁碳混合物的反应器，用搅拌器以50r/min搅拌混匀;
第五步：反应1h后进行固液分离并测定总磷浓度和废水pH。
测定的总磷浓度为0.66mg/L，达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)二级标准，对总磷去除率为72.95%，pH值为6.97，可见铁碳微电解技术对废水pH值也有很好的调节作用。
