申请日2018.05.17
公开(公告)日2018.08.24
IPC分类号C02F1/72
摘要
本发明涉及一种低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，该方法包括：向强酸性分散染料废水中加入微米还原性亚筛铁粉和过氧化氢，在搅拌、加热温度为50‑80℃的低温加热条件下进行快速脱色反应。本发明的处理方法可以使强酸性分散染料废水快速脱色，在5‑15min内即可完成快速脱色，反应速度快，可以在较小的产地内规模化地处理大批量废水，反应时间远低于同类Fenton反应，进一步提高了效率降低了成本，同时会使资源能源的综合利用，进而促进生态工业园区功能的完善。
翻译权利要求书
1.一种低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，该方法包括：向强酸性分散染料废水中加入微米还原性亚筛铁粉和过氧化氢，在搅拌、加热温度为50-80℃的低温加热条件下进行快速脱色反应。
2.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，脱色反应结束后，磁性分离回收微米还原性亚筛铁粉并进行循环利用;收集氢气作为能源回收利用。
3.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，强酸性分散染料废水的COD浓度为10000-12000mg/L，pH为0.1-2。
4.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，所述微米还原性亚筛铁粉的粒径为10～40μm。
5.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，所述微米还原性亚筛铁粉中铁元素含量为93.18～95.32%，同时含有铝和硅微量元素。
6.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，所述微米还原性亚筛铁粉的投加量为5～15g/L废水。
7.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，所用H2O2的投加量与强酸性分散染料废水的体积比为(0.04～0.08):1。
8.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，所用H2O2的质量浓度为30%。
9.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，低温加热温度为50-70℃。
10.根据权利要求1所述的低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，其特征在于，本发明通过向反应体系中通入锅炉/工艺余热或直接加热的方式使低温加热温度达到50-80℃，反应产生氢气浓度为5-9%，该气体富集净化处理后即可作为清洁能源使用。
说明书
一种低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法
技术领域
本发明涉及一种低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，属于废水处理环保工程领域。
背景技术
分散染料化工企业生产废水具有成分复杂(原料和中间体)、色度高、酸性强(pH为0.1-2)、化学需氧量(COD为10000-12000mg/L)高、环境危害大、可生化处理效果差等特点;传统的碱(石灰或氨水)中和后加脱色剂进行脱色处理的方式会产生大量的危险废物硫酸钙或硫酸铵，这些危险废物都含有大量的有机物污染物而限制其循环利用并会产生二次污染。有文献研究表明超滤、湿式氧化、微电解等处理技术的脱色率较高，但其成本高、工艺复杂、操作难度大，难以推广使用。
高级氧化技术是一种利用多种自由基氧化去除水中的各种有机污染物的水处理技术，该技术不仅可以提高各种难以生物降解或对生物有毒害作用的有机污染物的可生物降解性，而且可达到对这些有机物的彻底矿化去除。高级氧化技术种类繁多，包括臭氧氧化、臭氧紫外联用、光催化氧化、芬顿及类芬顿体系等。其中，芬顿体系是指利用亚铁盐催化过氧化氢分解产生羟基自由基的反应，类芬顿就是利用芬顿试剂，改变一些条件(比如紫外光照、电芬顿)或者掺杂了除了亚铁以外的金属(铜、锌、锆)等的反应。芬顿及类芬顿产生羟基自由基的方式相对简单，易于操作管理，所使用的药剂铁盐及过氧化氢均为环境友好型药剂，同时产生自由基的效率相对较高，因此芬顿氧化技术是一种有潜力的绿色的废水处理技术，该技术产生的羟基自由基可以无选择地高效氧化分解各种难降解有机物。
由于芬顿及类芬顿体系最佳使用pH值在3.0～4.0之间，因此，处理前需将废水的pH值调至3.0左右，反应后将pH值调至中性，反复调酸、调碱增加了处理成本，并且产生大量的絮凝沉淀，造成水体的二次污染。且实际使用中芬顿及类芬顿体系一般需要投加过量过氧化氢以达到良好的处理效果，导致过氧化氢大量剩余，不仅提高了处理处理成本，剩余的过氧化氢还对后续水处理工艺构成影响。
有研究表明光照可以有效增强芬顿反应处理效果，但这种方式的实际运用仍存在很大的问题，如废水的透光性及废水中有机物的挥发性等。
在各个工业园区或企业内部的锅炉余热(循环冷却水、高温烟气等)、工艺余热等大都没有得到充分的利用，这不仅造成了资源的浪费，而且造成了局部的大气热污染。
发明内容
针对现有技术的缺点与不足，本发明提供一种低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法。
发明概述：
本发明的处理方法在低温加热(锅炉或工艺余热)条件下，微米级微米还原性亚筛铁粉与酸反应产生氢气和二价铁离子，二价铁离子与双氧水发生芬顿反应产生自由基进而对染料废水进行脱色降解。铁粉与酸的反应提高了反应体系的pH和反应体系温度，进而有利于芬顿反应的进行。芬顿反应放出的大量的热又可以促进铁粉与酸反应的速率。反应体系的温度变化对这种相互促进的链式耦合反应起决定性作用，当温度达到某一临界值时，便会引发剧烈的氧化还原反应。该链式耦合效应不仅实现了强酸性分散染料生产废水的快速脱色，而且降低了生产废水的化学需要量(COD)，进而减少后续废水处理的工艺流程和废水处理的费用。同时伴随着氢气的产生，该清洁能源气体的回收可以降低该废水的处理成本。
发明详述：
本发是通过下述方案实现：
一种低温加热增强类芬顿处理强酸性分散染料废水的方法，该方法包括：向强酸性分散染料废水中加入微米还原性亚筛铁粉和过氧化氢，在搅拌、加热温度为50-80℃的低温加热条件下进行快速脱色反应。
根据本发明优选的，脱色反应结束后，磁性分离回收微米还原性亚筛铁粉并进行循环利用;收集氢气作为能源回收利用。
根据本发明优选的，强酸性分散染料废水的COD浓度为10000-12000mg/L，pH为0.1-2。
根据本发明优选的，所述微米还原性亚筛铁粉的粒径为10～40μm。
根据本发明优选的，所述微米还原性亚筛铁粉中铁元素含量为93.18～95.32%，同时含有铝和硅微量元素。
根据本发明优选的，所述微米还原性亚筛铁粉的投加量为5～15g/L废水。
根据本发明优选的，所用H2O2的投加量与强酸性分散染料废水的体积比为(0.04～0.08):1。
根据本发明优选的，所用H2O2的质量浓度为30%。
根据本发明优选的，低温加热温度为50-70℃。
根据本发明优选的，本发明通过向反应体系中通入锅炉余热或直接加热的方式使低温加热温度达到50-80℃。
根据本发明优选的，反应产生氢气浓度为5-9%，该气体富集净化处理后即可作为清洁能源使用。
根据本发明优选的，
本发明的机理为：
强酸性分散染料生产废水利用低温加热促进Fe与酸反应生成Fe2+和氢气，该氧化还原反应产生的热量进一步提高了反应速率;其次H+的快速消耗提高反应体系的pH值以及Fe2+的快速生成都增强了后续的芬顿反应速率，芬顿反应在短时间内产生大量的自由基同时释放大量的热反过来又促进铁粉与H+的反应。因而，强酸性分散染料生产废水被快速脱色。这种相互促进的链式耦合方法在短时间内引发剧烈的氧化还原反应不仅实现了强酸性分散染料生产废水的快速脱色，而且降低了生产废水的化学需要量(COD)，进而减少后续废水处理的工艺流程和废水处理的费用;同时还伴有氢气的产生，该清洁能源气体的回收，可以降低该废水的处理成本，因此，在低温加热存在条件下,Fe+H2O2反应体系可以快速有效降解强酸性分散染料生产废水发生快速脱色反应，反应10min后，最高脱色率为95.2%。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
(1)本发明以低温加热增强芬顿反应，低温加热的热源来源于大部分工业园区或企业的锅炉或工艺余热。这余热或废热不仅来源广泛、廉价易得，而且将会使资源能源的综合利用，进而促进生态工业园区功能的完善。
(2)本发明不仅使强酸性分散染料生产废水快速脱色，而且降低了废水的COD进而减低后续污水处理成本，同时利用了废酸产生了清洁能源氢气。
(3)本发明的处理方法可以使强酸性分散染料废水快速脱色，在5-15min内即可完成快速脱色，反应速度快，可以在较小的产地内规模化地处理大批量废水，反应时间远低于同类Fenton反应，进一步提高了效率降低了成本。
(4)本发明工艺简便、设备要求低、效率高，利用本方法处理后的强酸性分散染料生产废水快速脱色率最高达95.2%。可广泛用于处理纺织、染料、造纸、医药卫生和化工等领域产生的废水，适合工业化应用，具有很好的社会效益、环境效益和经济效益。
