申请日2012.12.17
公开(公告)日2013.03.06
IPC分类号C02F1/58; C02F1/72
摘要
本发明公布了一种去除水中苯酚的方法，具体是施式矿物催化H2O2氧化水中苯酚的工艺方法。该方法的过程包括：通过硫酸铁水解法合成制备施式矿物，将这种施式矿物用于催化H2O2氧化苯酚，苯酚的去除率可达到99%以上。本发明采用的催化剂可循环使用，经重复使用10次，其催化H2O2氧化苯酚的效果仍有97%。本发明的优点在于：施式矿物易合成制备、成本低、可以循环使用，工艺方法易操作管理、高效环保。
权利要求书
1.一种去除水中苯酚的方法，所述方法以施式矿物催化H2O2氧化苯酚，其特征包含以 下步骤：
(1)通过硫酸铁水解法制备催化剂施式矿物，即将Fe2(SO4)3加入到70-90℃水浴预热 好的蒸馏水中，搅拌1-3小时，停止搅拌后自然冷却，水洗三次，将洗涤后的产物干燥。
(2)将施式矿物与苯酚溶液在锥形瓶中混合，施式矿物与苯酚溶液浓度分别为1g/L和 100mg/L，然后加入100mg/L-2000mg/L的H2O2;操作控制条件：pH值在2-7，振荡速度 为90-150rpm，在室温下进行反应，反应时间为0-20小时。反应完全后，静置，将上清液排 出。
(3)反应后的施式矿物，将其重复进行步骤(2)的H2O2催化氧化苯酚反应，循环使用 催化剂。
2.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(1)中所述：用0.013M 的Fe2(SO4)3水解制备施式矿物。
3.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(1)中所述：制备此施 式矿物水浴的温度为85℃。
4.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(1)中所述：制备此施 式矿物需恒温剧烈搅拌，时间为1-3小时。
5.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(1)中所述：制备的施 式矿物采用蒸馏水水洗三次，然后进行冻干燥。
6.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(1)中所述：制备出来 的施式矿物是粒径大小为100nm的刺球状物。
7.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(2)中所述：施式矿物 的浓度为1g/L，H2O2浓度为300mg/L，反应为微弱酸性pH=4，振荡速度为145rpm，室温 下反应30-60分钟，苯酚去除率可达100%。
8.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(2)中所述：施式矿物 的浓度为1g/L，H2O2浓度为500mg/L，反应为微弱酸性pH=5，振荡速度为145rpm，室温 下反应2-7小时，苯酚去除率可达99.5%。
9.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(2)中所述：氧化工艺 不受水中氯离子、硫酸根离子、硝酸根离子的影响。
10.根据权利要求1所述的去除水中苯酚的方法，其特征如步骤(1)、(2)中所述：在 500ml圆底烧瓶中加入蒸馏水，于85℃水浴中预热;将2.6g Fe2(SO4)3，加入到已预热的蒸 馏水中，恒温剧烈搅拌1小时;停止搅拌，自然冷却后，用蒸馏水水洗三次，将洗涤后的固 体冷冻干燥，取干燥后的施式矿物加入到250ml锥形瓶中，浓度为1g/L，加入苯酚溶液， 浓度为100mg/L，然后加入500mg/L的H2O2，控制溶液pH值为5，振荡速度为145rpm， 室温下反应3小时。
说明书
一种施式矿物催化H2O2处理苯酚废水 的方法
技术领域
本发明涉及一种去除水中苯酚的方法，具体是施式矿物催化H2O2氧化水中 苯酚的工艺方法。
背景技术
苯酚是造纸、炼焦、炼油、塑料、农药、医药合成等行业生产的原料和中间 体。含苯酚的废水主要来自焦化厂、石化厂、塑料厂等产生的工业废水。苯酚对 人体组织有显著腐蚀作用，它与生物细胞原浆中蛋白质接触时可发生化学反应， 使细胞失去活力，是一种细胞原浆毒物。因此苯酚废水流入江河会污染环境并危 害人体健康。
目前，含苯酚废水的传统处理技术有物理法、化学法和生物法。其中物理法 包括焚烧法、萃取法、蒸汽法、吸附法等;化学法有化学沉淀法、紫外氧化法、 电化学氧化法等;生物法包括活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法等。在以上 传统处理方法里，物理法和化学法容易产生二次污染、能耗高、不经济，生物法 则处理的苯酚量小、处理浓度不宜过高。近年来，新兴的高级氧化法(AOPs) 被广泛应用在去除废水中苯酚的过程。
高级氧化法中的芬顿技术被广泛应用于水处理工艺，这是由于芬顿试剂为 H2O2和Fe2+，而且H2O2是一种环境友好型氧化剂。但是芬顿法作为均相催化， 其催化剂难以分离和重复使用，反应pH值低，会生成大量含铁污泥，并且出水 中含有大量Fe2+会造成二次污染，增加了后续处理的难度和成本。类芬顿法是 利用含Fe(III)的铁矿物代替Fe2+催化H2O2的氧化反应，它使得氧化反应可以在 中性和碱性的条件下进行，并且不会产生二次污染。目前使用较多的Fe(III)类芬 顿试剂一般采用赤铁矿、水铁矿、纤铁矿等不同铁矿物作为H2O2催化剂。
施氏矿物亦称施威特曼石(schwertmannite)，化学式为Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x(其 中1 本发明为苯酚废水处理提供了一种新型经济、环保、有效可行的方法，具有 实际应用价值，为我国开发高效、简易无污染的水处理技术提供了借鉴。 发明内容 本发明提供一种成本低、操作易控制、环保经济的氧化苯酚的方法。 本发明技术方案概述如下： (1)通过硫酸铁水解法制备催化剂施式矿物。 圆底烧瓶中加入500mL蒸馏水，在70-90℃水浴中预热，然后称取2-4g Fe2(SO4)3，加入到已预热的水中，剧烈搅拌1-3小时;之后停止搅拌，自然冷却 后，倒掉上清液，用蒸馏水将固体水洗三次，冷冻干燥。 (2)将施式矿物与苯酚溶液混合加入到250mL锥形瓶中，其中施式矿物与 苯酚浓度分别为1g/L和100mg/L，然后加入H2O2，使其浓度为100mg/L-2000 mg/L的。操作控制条件：pH值在2-7，振荡速度为90-150rpm，在室温下进行 反应，反应时间为0-20小时。反应完成后，静置半小时，将上清液排出。 (3)反应后的施式矿物，将其重复进行步骤(2)的催化H2O2氧化苯酚的反 应。 优选的是 所述步骤(1)中水浴温度为85℃，Fe2(SO4)3量为2.6g，进行恒温剧烈搅拌的 时间为1小时。 所述步骤(2)中，在酸性环境下氧化降解苯酚，则优选的操作是：pH值为 4，施式矿物浓度为1g/L，H2O2浓度为300mg/L，室温下反应，振荡速度为145 rpm反应时间为40分钟，苯酚去除率为100%。pH值为5时，施式矿物浓度为 1g/L，H2O2浓度为500mg/L，室温下反应，反应时间为3小时去除率为99.5%。 所述步骤(3)中，施式矿物的重复使用次数为10次。 本发明涉及一种去除废水中苯酚的技术方法，采用施式矿物催化H2O2氧化 苯酚的工艺。经本发明处理后的苯酚废水，其苯酚去除率能到99%以上。本发明 方法只需投加施式矿物和H2O2，操作简单安全，易管理控制。催化剂静置即可 达到固液分离，重复使用至少10次对苯酚的去除率仍可达97%，这大大降低了 催化剂的使用成本。本发明使用的试剂施式矿物和H2O2自然环保，处理后水中 无二次污染物，对苯酚的去除迅速且彻底，是一种经济实用的绿色环保技术。
