專利名稱：一種活化分子氧的芬頓氧化水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活化分子氧的芬頓氧化去除水中有機(jī)物的方法，屬于水污染控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
芬頓氧化是一類廣泛研究和應(yīng)用的高級(jí)氧化技術(shù)，適用于酚類、芳胺類、芳烴類、 農(nóng)藥及核廢料等某些難治理的或?qū)ι镉卸拘缘墓I(yè)廢水的處理。芬頓試劑具有非常強(qiáng)的氧化能力是因?yàn)槟艽呋a(chǎn)生羥基自由基(· 0H)，· OH同其它氧化劑相比具有更強(qiáng)的氧化電極電位(2. 8V)，比臭氧(O3, 2. 07V)，和過氧化氫(過氧化氫，1.77V)分別高35%和59%，氧化能力僅次于氟；另外，·0Η還具有高電負(fù)性(親電性)，其電子親和能為569. IJ，容易進(jìn)攻高電子云密度點(diǎn)，進(jìn)而作為中間產(chǎn)物實(shí)現(xiàn)污染物的深度氧化分解O3、過氧化氫、Cl2、·0等強(qiáng)氧化劑中間產(chǎn)物，利用這些中間產(chǎn)物的強(qiáng)氧化性能將廢水中的有機(jī)物完全氧化為(X)2和 H2O。但傳統(tǒng)的!^nton反應(yīng)在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)存在著三個(gè)方面的限制①必須在ρΗ < 3 的酸性介質(zhì)中進(jìn)行；②常規(guī)i^enton催化劑(Fe2+或1 3+)在水溶液中的存在形式受到介質(zhì)的酸堿度、總鐵濃度、存放時(shí)間等因素的影響，其分離和反復(fù)利用面臨許多困難；③盡管 H2O2是一種方便清潔的氧源，但它存在著價(jià)格昂貴，穩(wěn)定性差，利用率低的缺點(diǎn)以及儲(chǔ)運(yùn)等方面的限制。由此，多物化單元組合的i^enton技術(shù)如光-Fenton技術(shù)、電-Fenton技術(shù)、超聲-i^enton技術(shù)、光電-Fenton技術(shù)等應(yīng)運(yùn)而生；同時(shí)，以零價(jià)鐵及其復(fù)合物為代表的異相 Fenton反應(yīng)也能解決傳統(tǒng)!^enton反應(yīng)的不足，從而受到了國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。但目前的!^enton體系依然沒有解決H2A價(jià)格昂貴及利用率低的缺點(diǎn)。目前尚未見到關(guān)于活化分子氧的芬頓氧化的文獻(xiàn)及專利報(bào)道。國內(nèi)僅僅有關(guān)于活化分子氧催化劑以及活化分子氧用于化工合成的相關(guān)專利。如CN1708579A公開了名稱為 “金屬配位化合物作為用分子氧或空氣進(jìn)行氧化的催化劑的應(yīng)用”的發(fā)明專利，該專利使用金屬配位化合物作為活化分子氧催化劑用于洗滌、清潔、消毒、漂白過程；CN101302141公開了名稱為“一種催化分子氧液相氧化苯直接合成苯酚的方法”的發(fā)明專利，該方法涉及一種直接合成苯酚的方法，它解決了現(xiàn)有直接合成苯酚的方法存在成本高和產(chǎn)率低的問題; CN101284774公開了名稱為“直接采用分子氧催化氧化一步制備甘油酸的方法”的發(fā)明專利，該方法是提供直接采用分子氧催化氧化一步制備甘油酸的方法，以甘油為原料在氧氣存在的條件下，在活性炭或石墨負(fù)載金屬催化劑的作用下，間歇式一步反應(yīng)制備獲得甘油酸。本發(fā)明提出了一種活化分子氧的芬頓氧化水處理的方法。將過渡金屬離子、過渡金屬、過渡金屬氧化物作為活化分子氧催化劑產(chǎn)生羥基自由基，從而氧化去除廢水中的有機(jī)物。與使用過氧化氫為氧源的芬頓水處理技術(shù)相比，活化分子氧的芬頓水處理技術(shù)更加成本低廉，綠色環(huán)保。本發(fā)明建立的活化分子氧的芬頓氧化水處理技術(shù)適用于各種有機(jī)廢水處理，持久性好，效率高，環(huán)境友好，無二次污染，易于操作，符合實(shí)際水處理單元的需要，
3在環(huán)境污染治理領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用活化分子氧的芬頓氧化技術(shù)處理有機(jī)廢水，即將過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物作為活化分子氧催化劑，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基，從而氧化去除廢水中的有機(jī)物。與用過氧化氫為氧源的芬頓水處理技術(shù)相比，活化分子氧的芬頓水處理技術(shù)直接利用分子氧為氧源，環(huán)境友好，并且大大節(jié)約了芬頓水處理的運(yùn)行成本。本發(fā)明的具體方法如下一種去除水中有機(jī)污染物的活化分子氧的芬頓氧化方法，其特征在于，在含有有機(jī)污染物的水中添加過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑，同時(shí)通入空氣或氧氣，在室溫下催化活化分子氧產(chǎn)生羥基自由基，具有高活性的羥基自由基和水中的有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)，從而降解有機(jī)污染物，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。本發(fā)明的活化分子氧的芬頓氧化方法中，通過調(diào)節(jié)加入的過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑、溶解氧濃度及PH參數(shù)使芬頓反應(yīng)持久進(jìn)行并且與有機(jī)物充分反應(yīng)，以達(dá)到最好的去除有機(jī)污染物效率。本發(fā)明的活化分子氧的芬頓氧化方法中，所述的過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑在廢水中的濃度為0. 2 lg/L，空氣或氧氣通過曝氣裝置通入廢水中， 分子氧溶解在廢水中濃度為0. 5-2. Omg/L。本發(fā)明的活化分子氧的芬頓氧化方法中，所述的過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑為硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸銅、硫酸鈷、硫酸鎳、零價(jià)鐵、三氧化二鐵、四氧化三鐵、羥基氧化鐵、氧化鈰、鈷、四氧化三鈷、鎳、氧化鎳或二氧化錳。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下1.本發(fā)明提供的活化分子氧的芬頓氧化水處理方法與適用過氧化氫為氧源的分度水處理技術(shù)相比，直接利用空氣或氧氣中的氧分子為氧源，氧源來源廣泛，成本低廉，經(jīng)濟(jì)性好。2.本發(fā)明建立的活化分子氧的芬頓催化氧化水處理方法適用于各種有機(jī)廢水處理，持久性好，效率高，環(huán)境友好，無二次污染。3.各種參數(shù)容易控制，可根據(jù)需要隨時(shí)條件反應(yīng)參數(shù)。4.操作方法簡(jiǎn)單，易于操作，符合實(shí)際水處理單元的需要。


圖1是本發(fā)明的活化分子氧的芬頓氧化處理有機(jī)廢水的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 活化分子氧的芬頓氧化處理垃圾滲濾液取垃圾滲濾液400mL，調(diào)節(jié)pH至6，COD為1835mg/L。在廢水中通入空氣，使水中溶解氧濃度為0. 5mg/L，加入硫酸鐵80mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為63ang/L，有機(jī)污染物的去除率約65%。
實(shí)施例2 活化分子氧的芬頓氧化處理垃圾滲濾液取垃圾滲濾液400mL，調(diào)節(jié)pH至5，COD為1987mg/L。在廢水中通入空氣，使水中溶解氧濃度為1. Omg/L,加入三氧化二鐵200mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為598mg/L，有機(jī)污染物的去除率約70%。實(shí)施例3 活化分子氧的芬頓氧化處理炸藥廢水取絮凝后炸藥廢水400mL，pH = 5. 5，COD為1530mg/L。在廢水中通入氧氣，使水中溶解氧濃度為1. 2mg/L,加入硫酸銅300mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為M;3mg/L，有機(jī)污染物的去除率約65%。實(shí)施例4 活化分子氧的芬頓氧化處理炸藥廢水取絮凝后炸藥廢水400mL，pH = 6，COD為1610mg/L。在廢水中通入空氣，使水中溶解氧濃度為1. 4mg/L,加入硫酸鈷400mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為8iang/L，有機(jī)污染物的去除率約50%。實(shí)施例5 活化分子氧的芬頓催化氧化處理皮革廢水取皮革廢水400mL，調(diào)節(jié)pH至2，C0D*9iang/L。在廢水中通入空氣，使水中溶解氧濃度為1. 2mg/L,加入硫酸鎳400mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為M;3mg/L，有機(jī)污染物的去除率約40%。實(shí)施例6 活化分子氧的芬頓催化氧化處理皮革廢水取皮革廢水400mL，調(diào)節(jié)pH至2，COD為1208mg/L。在廢水中通入氧氣，使水中溶解氧濃度為1. 5mg/L,加入二氧化錳200mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為67ang/L，有機(jī)污染物的去除率約45%。實(shí)施例7 活化分子氧的芬頓催化氧化處理印染廢水取印染廢水4001^，調(diào)節(jié)？!1至5，0)0為79；311^/1。在廢水中通入空氣，使水中溶解氧濃度為1. 8mg/L,加入零價(jià)鐵120mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為M7mg/L，有機(jī)污染物的去除率約70%。實(shí)施例8 活化分子氧的芬頓催化氧化處理印染廢水取印染廢水4001^，調(diào)節(jié)？!1至5，0)0為74511^/1。在廢水中通入氧氣，使水中溶解氧濃度為2. Omg/L,加入四氧化三鈷400mg，經(jīng)過120分鐘后，廢水的COD為37ang/L，有機(jī)污染物的去除率約50%。
權(quán)利要求
1.一種去除水中有機(jī)污染物的活化分子氧的芬頓氧化方法，其特征在于，在含有有機(jī)污染物的水中添加過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑，同時(shí)通入空氣或氧氣，在室溫下催化活化分子氧產(chǎn)生羥基自由基，具有高活性的羥基自由基和水中的有機(jī)污染物發(fā)生反應(yīng)，從而降解有機(jī)污染物，達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
2.如權(quán)利要求1所述的去除水中有機(jī)污染物的活化分子氧的芬頓氧化方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)加入的過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑、溶解氧濃度及PH 參數(shù)使芬頓反應(yīng)持久進(jìn)行并且與有機(jī)物充分反應(yīng)，以達(dá)到最好的去除有機(jī)污染物效率。
3.如權(quán)利要求1所述的去除水中有機(jī)污染物的活化分子氧的芬頓氧化方法，其特征在于，所述的過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑在廢水中的濃度為0. 2 Ig/ L，空氣或氧氣通過曝氣裝置通入廢水中，分子氧溶解在廢水中濃度為0. 5-2. Omg/L。
4.如權(quán)利要求1所述的去除水中有機(jī)污染物的活化分子氧的芬頓氧化方法，其特征在于，所述的過渡金屬離子、過渡金屬或過渡金屬氧化物催化劑為硫酸亞鐵、硫酸鐵、硫酸銅、 硫酸鈷、硫酸鎳、零價(jià)鐵、三氧化二鐵、四氧化三鐵、羥基氧化鐵、氧化鈰、鈷、四氧化三鈷、 鎳、氧化鎳或二氧化錳。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種活化分子氧的芬頓氧化水處理方法。將過渡金屬離子、過渡金屬、過渡金屬氧化物作為活化分子氧催化劑產(chǎn)生羥基自由基，從而氧化去除廢水中的有機(jī)物。與利用過氧化氫為氧源的芬頓水處理技術(shù)相比，活化分子氧的芬頓反應(yīng)直接利用空氣和氧氣中的分子氧為氧源，氧源來源廣泛，方便價(jià)廉，大大降低了水處理成本。本發(fā)明建立的活化分子氧的芬頓催化氧化水處理方法適用于各種有機(jī)廢水處理，持久性好，效率高，環(huán)境友好，無二次污染，易于操作，符合實(shí)際水處理單元的需要，在環(huán)境污染治理領(lǐng)域有很大的應(yīng)用潛力。
文檔編號(hào)C02F1/74GK102173500SQ20111004575
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月25日
發(fā)明者張禮知, 艾智慧, 范艷, 賈法龍 申請(qǐng)人:華中師范大學(xué)