申请日2018.02.01
公开(公告)日2018.08.17
IPC分类号C02F9/04; C02F101/30
摘要
本发明提供了一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，将生物污泥空气干燥，粉碎成生物污泥颗粒;取生物污泥颗粒放入不锈钢反应釜中，加入去离子水，密封，磁力搅拌，然后加热并反应;反应结束后，冷却、清洗、真空过滤，得到污泥基活性焦;取污泥基活性焦分散至染料废水中，调节pH值至6.8‑7.6，然后加入过硫酸盐，常温振荡;反应结束后固液分离，上清液静置，然后测定吸光度和总有机碳含量。本发明工艺过程简单，二次污染小，脱色率高，成本低，能耗低，利用污泥基活性焦表面的持久性自由基活化过硫酸盐产生具有强氧化性的硫酸根自由基、羟基自由基和单线态氧，能够快速降解染料分子，具有广阔的工程化应用前景。
权利要求书
1.一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于，步骤为：
步骤1：将生物污泥空气干燥，粉碎成生物污泥颗粒;取生物污泥颗粒放入不锈钢反应釜中，加入去离子水，密封，磁力搅拌，加热后反应;反应结束后，冷却、清洗、真空过滤，得到污泥基活性焦;
步骤2：取步骤1制备所得的污泥基活性焦分散至染料废水中，调节pH值至6.8-7.6，然后加入过硫酸盐，常温振荡;反应结束后固液分离，上清液静置，然后测定吸光度和总有机碳含量。
2.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤1中，生物污泥颗粒的直径为2-4mm，不锈钢反应釜体积为100mL。
3.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤1中，生物污泥和去离子水的质量比为0.05-0.20。
4.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤1中，磁力搅拌速率为600-800r/min。
5.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤1中，加热至200-260℃后反应1-4h。
6.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤1中，清洗包括三个步骤：盐酸冲洗、乙醇或丙酮浸泡、去离子水冲洗，其中，盐酸浓度为0.1-0.5mol/L，乙醇或丙酮体积分数为50%-85%。
7.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤2中，染料废水为活性染料或偶氮染料废水，色度为800-1200倍，总有机碳浓度为10-15mg/L。
8.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤2中，污泥基活性焦和过硫酸盐质量比为1.0～5.0。
9.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤2中，过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾。
10.如权利要求1所述的一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于：所述步骤2中，振荡频率为100-300r/min，振荡时间为30-90min;上清液静置0.5-2h。
说明书
基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法
技术领域
本发明属于工业废水治理技术领域，特别涉及一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法。
背景技术
染料废水具有水量大、色度和有机物浓度高、水质和pH值变化大、成分复杂等特点，另外废水中还含有残余染料、浆料、助剂、纤维杂质及无机盐等，属于生化性较差的工业废水。现阶段，水资源短缺和污染物排放已成为印染行业可持续性发展的制约性因素。为了满足染料废水日益严格的排放标准和综合回用标准，传统废水处理工艺必须进行升级改造，并组合深度处理工艺，以进一步去除二级生化处理工艺所不能去除的污染物，如溶解性难降解有机物等。
目前，虽然采用一些诸如光化学、电化学和高级氧化等深度处理染料废水取得了良好效果，但由于处理成本、能耗和二次污染等因素的制约，这些技术工艺还尚未在染料废水深度处理中广泛推广。此外，为了寻求能够高效去除染料废水中难生物降解物质和氮磷等营养物质的技术方法，国内外相关学者和工程师也相继开发了一些新技术和新工艺，如自由基氧化技术等，目前过硫酸盐活化方法产生硫酸根自由基主要包括热活化、亚铁盐活化、苯醌活化等，但利用持久性自由基活化过硫酸盐产生硫酸根自由基的研究，并应用于工业废水深度处理的报道非常少。
发明内容
本发明要解决的技术问题是如何高效、低成本地去除染料废水中的难生物降解物质。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种基于持久性自由基活化过硫酸盐氧化降解染料废水的方法，其特征在于，步骤为：
步骤1：将生物污泥空气干燥，粉碎成生物污泥颗粒;取生物污泥颗粒放入不锈钢反应釜中，加入去离子水，密封，磁力搅拌，加热后反应;反应结束后，冷却、清洗、真空过滤，得到污泥基活性焦;
步骤2：取步骤1制备所得的污泥基活性焦分散至染料废水中，调节pH值至6.8-7.6，然后加入过硫酸盐，常温振荡;反应结束后固液分离，上清液静置，然后测定吸光度和总有机碳含量。
优选地，所述步骤1中，生物污泥颗粒的直径为2-4mm，不锈钢反应釜体积为100mL。
优选地，所述步骤1中，生物污泥和去离子水的质量比为0.05-0.20。
优选地，所述步骤1中，磁力搅拌速率为600-800r/min。
优选地，所述步骤1中，加热至200-260℃后反应1-4h。
优选地，所述步骤1中，清洗包括三个步骤：盐酸冲洗、乙醇或丙酮浸泡、去离子水冲洗，其中，盐酸浓度为0.1-0.5mol/L，乙醇或丙酮体积分数为50%-85%。
优选地，所述步骤2中，染料废水为活性染料或偶氮染料废水，色度为800-1200倍，总有机碳浓度为10-15mg/L。
优选地，所述步骤2中，污泥基活性焦和过硫酸盐质量比为1.0-5.0。
优选地，所述步骤2中，过硫酸盐为过硫酸钠或过硫酸钾。
优选地，所述步骤2中，振荡频率为100-300r/min，振荡时间为30-90min;上清液静置0.5-2h。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明方法工艺过程简单，二次污染小，脱色率高，成本低，克服了传统高级氧化工艺设备要求和处理成本均高的缺陷，能够工程化推广应用于染料废水深度处理中。
(2)本发明利用蒸馏水在亚临界状态下的特殊物化性质和溶剂化效应，实现对生物污泥的碳化和芳香化过程，不仅能耗比传统热解方法低，而且其表面持久性自由基丰度高，能够强化激活过硫酸盐产生具有强氧化性的硫酸根自由基，并协同产生羟基自由基和单线态氧，能够高效氧化降解染料分子。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
将生物污泥空气干燥，粉碎成2mm的颗粒，取5g放入体积为100mL的不锈钢反应釜中，加入20mL去离子水，密封，控制磁力搅拌速率为600r/min，然后加热至200℃反应1h，反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，倒出反应所得的固液混合物于烧杯中，使用20mL浓度为0.1mol/L盐酸冲洗，再用20mL体积分数为85%的乙醇浸泡，然后使用40mL去离子冲洗，真空过滤，最后称重后得到2.6g污泥基活性焦。
称取20mg上述所得的污泥基活性焦分散至活性蓝染料废水中，废水色度为800倍，总有机碳浓度为10mg/L，调节pH值至6.8，然后迅速加入40mg过硫酸钠，常温振荡30min，控制振荡频率为100r/min，反应结束后固液分离，上清液静置0.5h。经测定，染料废水脱色率为90%，总有机碳去除率为71%。
实施例2
将生物污泥空气干燥，粉碎成4mm的颗粒，取5g放入体积为100mL的不锈钢反应釜中，加入10mL去离子水，密封，控制磁力搅拌速率为800r/min，然后加热至260℃反应4h，反应结束后，将反应釜自然冷却至室温，倒出反应所得的固液混合物于烧杯中，使用10mL浓度为0.1mol/L盐酸冲洗，再用10mL体积分数为50%的丙酮浸泡，然后使用20mL去离子冲洗，真空过滤，最后称重后得到2.0g污泥基活性焦。
称取50mg上述所得的污泥基活性焦分散至酸性红染料废水中，色度为1200倍，总有机碳浓度为15mg/L，调节pH值至7.6，然后迅速加入150mg过硫酸钠，常温振荡90min，控制振荡频率为300r/min，反应结束后固液分离，上清液静置2h。经测定，染料废水脱色率为98%，总有机碳去除率为83%。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例;同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
