申请日2012.08.24
公开(公告)日2012.11.14
IPC分类号C02F1/463
摘要
本发明涉及一种金属粒子处理难降解废水的方法，属于难降解废水处理方法领域。该方法的工艺步骤如下：将铁铜双金属粒子加入微电解反应器中，然后向微电解反应器中连续输入待处理废水并进行机械搅拌，在机械搅拌下铁铜双金属粒子呈流化状态并对废水进行处理，经铁铜双金属粒子处理后的废水连续排出;所述废水在微电解反应器中的水力停留时间为0.5～5.0h。此方法不仅提高了废水的处理效率，而且可避免填料钝化板结，并拓宽了所处理废水的pH范围。
权利要求书
1.一种铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，其特征在于工艺步骤如 下：
将铁铜双金属粒子加入微电解反应器中，然后向微电解反应器中连续 输入待处理废水并进行机械搅拌，在机械搅拌下铁铜双金属粒子呈流 化状态并对废水进行处理，经铁铜双金属粒子处理后的废水连续排出 ;所述废水在微电解反应器中的水力停留时间为0.5～5.0 h。
2.根据权利要求1所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，其特征在 于所述铁铜双金属粒子的制备方法如下：
在搅拌下于室温、常压将铁粉加入铜盐水溶液或主要污染物为铜离子 的工业废水中，铁粉加入完毕后继续搅拌至少15 min，然后静置沉淀 ，当悬浮在水中的粒子完全沉淀后排出上清液，对所得固体粒子用去 离子水或自来水洗涤去除其表面的盐类杂质，即获铁铜双金属粒子;
所述铁粉的加入量以铁粉与铜盐水溶液或主要污染物为铜离子的工业 废水中铜离子的质量比达到10:1～10:5为限。
3.根据权利要求2所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，其特征在 于所述铁粉的平均粒径为0.1～2.0 mm。
4.根据权利要求2所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，其特征在 于所述铜盐水溶液或主要污染物为铜离子的工业废水中铜离子的浓度 至少为10 mg/L。
5.根据权利要求2所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，其特征在 于所述铜盐水溶液以硫酸铜、亚硫酸铜或氯化铜作为溶质，以去离子 水或自来水作为溶剂配制而成。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述铁铜双金属粒子处理难降解废 水的方法，其特征在于所述铁铜双金属粒子的平均粒径为0.12~2.2 mm。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述铁铜双金属粒子处理难降解废 水的方法，其特征在于所述铁铜双金属粒子的添加量为每升微电解反 应器有效容积添加20～50 g。
8.根据权利要求1至5中任一权利要求所述铁铜双金属粒子处理难降解废 水的方法，其特征在于所述待处理废水的pH值控制在5.0～10.0。
9.根据权利要求6所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，其特征在 于所述待处理废水的pH值控制在5.0～10.0。
10.根据权利要求7所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，其特征在 于所述待处理废水的pH值控制在5.0～10.0。
说明书
一种铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法
技术领域
本发明属于难降解废水处理方法领域，特别涉及一种金属粒子处理难 降解废水的方法。
背景技术
零价铁颗粒内部存在大量微小的渗炭体，当其浸泡在传导性的电解质 溶液中时，零价铁颗粒中的渗炭体和铁之间即发生原电池效应而形成 大量微观腐蚀原电池，在原电池反应中，Fe0和渗炭体(C)分别作为阳 极和阴极，阳极(Fe0)的腐蚀反应提供大量的电子，被腐蚀消耗，该 电化学腐蚀同时引发了絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电 化学还原等一系列连带协同作用。零价铁技术即基于铁的腐蚀电化学 原理，对石油化工、印染、制药及电镀等有毒有害工业废水具有高效 的预处理作用，能够分解转化废水中的有毒难降解污染物，提高废水 的可生化性，同时具有运行费用低、易操作管理等优势。
但零价铁技术在实际应用中存在容易发生填料板结的问题，且其pH适 用范围窄，仅适用于酸性废水(pH≤4.0)。在酸性条件下，零价铁能 够取得较高的废水处理效率，但是高的氢离子浓度会导致零价铁的腐 蚀速度加快，从而缩短零价铁的使用寿命，增加废水处理费用。为了 克服零价铁技术pH适用范围窄，铁消耗速率过快的缺点，中国专利ZL 02111901.5公开了一种催化铁内电解处理难降解废水的方法，该方法 利用铁铜之间的电势差远大于铁炭之间电势差的原理，能够在中性条 件下发生电偶腐蚀降解污染物，将铜、铁及沸石混合后以固定床的形 式填充到滤池中，并通过回流废水的方式处理废水。该方法对难降解 污染物有较好的分解效果，但仍存在以下缺点：(1)沸石的阻隔及铁 铜之间的间隙会极大地限制铁和铜的接触，即限制了铁铜之间电偶腐 蚀的形成数量，降低了废水的处理效率;(2)固定床的形式限制了污 染物及其降解产物在填料颗粒表面和溶液之间的质传递过程，从而影 响废水处理效率;(3)固定床的形式还会导致污染物及铁的腐蚀产物 在填料颗粒表面发生共沉淀作用，长期运行会导致填料颗粒表面形成 钝化膜，从而严重影响废水处理效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铁铜双金属粒子处 理难降解废水的方法，该方法不仅提高了废水的处理效率，而且可避 免填料钝化板结，并拓宽了所处理废水的pH范围。
本发明所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，工艺步骤如下：
将铁铜双金属粒子加入微电解反应器中，然后向微电解反应器中连续 输入待处理废水并进行机械搅拌，在机械搅拌下铁铜双金属粒子呈流 化状态并对废水进行处理，经铁铜双金属粒子处理后的废水连续排出 ;所述废水在微电解反应器中的水力停留时间为0.5～5.0 h。
本发明所述方法中，所述铁铜双金属粒子的制备方法如下：
在搅拌下于室温、常压将铁粉加入铜盐水溶液或主要污染物为铜离子 的工业废水中，铁粉加入完毕后继续搅拌至少15 min，然后静置沉淀 ，当悬浮在水中的粒子完全沉淀后排出上清液，对所得固体粒子用去 离子水或自来水洗涤去除其表面的盐类杂质，即获铁铜双金属粒 子，将所得铁铜双金属粒子干燥或将所得铁铜双金属粒子保存在水中 备用;所述铁粉的加入量以铁粉与铜盐水溶液或主要污染物为铜离子 的工业废水中铜离子的质量比达到10:1～10:5为限。
铁铜双金属粒子的制备方法中，铁粉的平均粒径为0.1～2.0 mm。
铁铜双金属粒子的制备方法中，铜盐水溶液或主要污染物为铜离子的 工业废水中铜离子的浓度至少为10 mg/L。
铁铜双金属粒子的制备方法中，铜盐水溶液以硫酸铜、亚硫酸铜或氯 化铜为溶质，以自来水或去离子水为溶剂配制而成。
所制备的铁铜双金属粒子可保存在自来水或去离子水中备用，或干燥 后备用;所述铁铜双金属粒子的干燥在氮气保护下进行，干燥温度40 ～100 ℃，干燥时间以去除铁铜双金属粒子表面的水分为限，或所述 铁铜双金属粒子的干燥在室温下真空干燥，干燥时间以去除铁铜双金 属粒子表面的水分为限。
本发明所述方法中，所述铁铜双金属粒子的平均粒径为0.12～2.2 m m。
本发明所述方法中，所述铁铜双金属粒子的添加量为每升微电解反应 器有效容积添加20～50 g。
本发明所述方法中，所述机械搅拌的速度以能使反应器内的铁铜双金 属粒子呈流化状态为限。
本发明所述方法中，所述待处理废水的pH值控制在5.0~10.0、温度为 自然温度。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述方法使用铁铜双金属粒子处理废水，铁和铜接触紧密、 接触面积大，极大地增加了铁铜之间电偶腐蚀的形成数量，提高了废 水的处理效率。
2、本发明所述方法采用铁铜双金属粒子处理废水，克服了铁颗粒和铜 颗粒混合使用时由于铁与铜密度的差别而导致填料分层的缺点，使得 微电解系统能够长期高效地运行。
3、本发明所述方法使用的铁铜双金属粒子的平均粒径在0.12~2.2 m m之间，易在机械搅拌条件下呈流化状态，从而增强了废水中污染物向 粒子表面的质传递过程，有利于污染物的降解。
4、本发明所述方法使用的铁铜双金属粒子在反应器中呈流化状态，粒 子之间会发生碰撞及摩擦，从而阻止污染物及铁的腐蚀产物在粒子表 面发生共沉淀作用，防止粒子表面形成钝化膜，从而能够保持铁铜双 金属粒子的活性，保证微电解系统长期高效地运行。
5、本发明所述方法采用机械搅拌，能耗较低，有利于节约能源。
6、本发明所述方法中，待处理废水的pH值为5.0~10.0，与现有的零价 铁处理废水技术相比，不仅节约了将废水调节至强酸性条件的试剂费 用，而且可提高微电解系统的使用寿命。
7、本发明所述方法对中低浓度(≤2000 mg/L)的难降解废水的处理 能力高，特别适用于此类废水的处理。
