申请日2011.06.21
公开(公告)日2011.12.14
IPC分类号C02F1/72; C02F1/461
摘要
本发明公开一种处理废水中有机染料的方法，制备步骤包括：先制备的纳米零价铁，然后将纳米零价铁置入废水溶液中，对该废水溶液进行电解，并在阴极处通入氧气，该废水溶液中的有机物染料被降解。本处理废水中有机染料的方法，通过纳米零价铁在电的作用下电解产生大量的Fe2+，阴极处产生H2O2，产生的Fe2+与H2O2与废水中有机染料发生Fenton反应来处理废水，并且反应后的Fe2+与H2O2生成氢氧自由基和Fe3+，纳米零价铁进一步与Fe3+作用生成Fe2+，从而减少了Fe3+与H2O2的类Fenton反应，保证了体系中有足够的Fe2+且体系的pH值稳定，有利于氢氧自由基的产生，从而达到更好的有机物染料的降解效果。
权利要求书
1.一种处理废水中有机染料的方法，制备步骤包括：制备的纳米零 价铁，将纳米零价铁置入废水溶液中，对该废水溶液进行电解，并在阴 极处通入氧气，该废水溶液中的有机物染料被降解。
2.根据权利要求1所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：所述纳米零价铁通过FeSO4·7H2O溶液和NaBH4溶液制取。
3.根据权利要求2所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：在制备纳米零价铁过程中，将NaBH4溶液加入到FeSO4·7H2O溶 液中，用搅拌器搅拌，持续通入高纯保护气体保护，将制得的铁粉抽滤， 再先后用蒸馏水和无水乙醇洗涤铁粉，然后进行真空干燥，所得粉末即 为纳米零价铁。
4.根据权利要求3所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在于： 在制备纳米零价铁过程中，先配制FeSO4·7H2O溶液和NaBH4溶液， NaBH4与FeSO4·7H2O的摩尔比值≥2，将FeSO4·7H2O溶液移入一反应 器中，再使用一恒流泵以40-60rpm的速度匀速加入NaBH4溶液，在反 应过程中，用机械搅拌器搅拌，反应器中持续通入高纯氮气保护，将 NaBH4溶液完全加入后，静置陈化15-25min至溶液中无气泡产生为止， 此时溶液中的FeSO4被完全还原，将制得的铁粉抽滤，先后用蒸馏水和 无水乙醇洗涤至铁粉松散无明显水分，在抽滤和洗涤过程中，整个操作 体系仍然通入氮气保护，然后进行真空干燥20-30h，干燥器温度为 70-90℃，所得粉末即为纳米零价铁。
5.根据权利要求1所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：对废水溶液进行电解时，电解池装置的阳极选择金属铂、不锈钢、 石墨、钌、钛中的一种。
6.根据权利要求5所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：对废水溶液进行电解时，电解池装置的阴极选择为碳棒、石墨、碳 纤维中的一种，且在阴极处置有通氧气的砂芯管。
7.根据权利要求6所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：对废水溶液进行电解时，支持电解质为Na2SO4溶液。
8.根据权利要求6所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：对废水溶液进行电解前，先用H2SO4或NaOH调节废水溶液的pH 值。
9.根据权利要求6所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：对废水溶液进行电解时，氧气流量控制为200-400mL·min-1，反应 温度为室温。
10.根据权利要求6所述的处理废水中有机染料的方法，其特征在 于：对废水溶液进行电解开始时往电解池中加入纳米零价铁，电化学过 程中，电流恒定为3-8MA。
说明书
处理废水中有机染料的方法
技术领域
本发明及一种处理废水中有机染料的方法，尤其涉及一种Fenton试 剂处理废水中有机染料的方法。
背景技术
随着科技的进步与发展，化学品的数量和种类不断增加，许多处理 和未处理的有毒的有机物流入水中，稀释后变为痕量甚至超痕量的污染 物，其中很多物质难于被自然界的各种化学反应和生物反应所降解，造 成环境污染和生态破坏，严重危害人类健康。目前，对含有有机物染料 的废水处理的方法有化学氧化法、吸附法、光催化氧化法等。这些方法 对有毒且难降解的有机物染料的处理效果不理想。
处理废水中有机染料的经典的处理方法是将Fenton试剂(Fe2+/H2O2) 应用于污水处理，Fenton试剂为过氧化氢与催化剂Fe2+构成的氧化体系。 在催化剂作用下，过氧化氢能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和 传播自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。如处理含偶氮染 料、活性染料和含氯有机物等难降解的有机物废水。Fenton试剂一般在 pH3.5下进行，在该pH值时羟基自由基生成速率最大。
然，Fenton试剂在大规模的污水处理中仍存在两个主要缺陷，即高 成本的H2O2和窄的pH(2～3)范围。电-Fenton法是基于Fenton方法建立 起来的新方法。在电-Fenton体系中，Fe2+与电化学现场产生的H2O2反 应，从而避免了传统的Fenton方法中H2O2的大量添加所带来的高成本。 近年来，为了高效处理有机染料废水，许多新型的电-Fenton体系相继 出现，其主要集中于氧气还原制H2O2用的阴极材料的制备，诸如汞池、 网状玻碳、活性碳纤维、碳毡等，这些方法涉及到制备复杂且成本较高。 铁屑作为电-Fenton体系中的铁源的研究也有报道(CN102060355A)，然 而铁屑表面被钝化、且比表面积小，因此初期铁屑不能充分的溶解释放 Fe2+，与阴极处的H2O2反应产生的氢氧自由基的量不足，因此，铁屑作 为电-Fenton体系中的铁源对废水的处理效率仍然较低，废水中有机物 的降解效果不理想。
发明内容
鉴于以上所述，有必要提供一种废水处理效率高、降解有机物染料 效果佳的处理废水中有机染料的方法。
一种处理废水中有机染料的方法，制备步骤包括：先制备的纳米零 价铁，然后将纳米零价铁置入废水溶液中，对该废水溶液进行电解，并 在阴极处通入氧气，该废水溶液中的有机物染料被降解。
相较于现有技术，本处理废水中有机染料的方法通过制备纳米零价 铁作为Fenton反应的铁源，纳米零价铁比表面积大，纳米零价铁在电 的作用下电解产生大量的Fe2+，阴极处产生H2O2，产生的Fe2+与H2O2与废 水中有机染料发生Fenton反应来处理废水，并且反应后的Fe2+与H2O2生成氢氧自由基和Fe3+，纳米零价铁进一步与Fe3+作用生成Fe2+，从而 减少了Fe3+与H2O2的类Fenton反应，保证了体系中有足够的Fe2+且体 系的pH值稳定，有利于氢氧自由基的产生，从而达到更好的有机物染 料的降解效果。该方法简单易行，可无选择性的降解有机物染料，降解 完全、快速高效和无二次污染。
