一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種鄰苯二甲酸酯廢水處理的方法，具體涉及一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法，屬于鄰苯二甲酸酯廢水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]鄰苯二甲酸酯(PAEs)是主要的塑料增塑劑，廣泛應用于塑料、汽車、服裝、化妝品、潤滑劑和農藥等行業，全球每年產量接近600萬噸。由于PAEs并未聚合到高分子碳鏈上，而是以氫鍵或范德華力與之相結合，彼此保留各自獨立的化學性質，因此很容易被釋放到環境中。鄰苯二甲酸酯在全球范圍內達到普遍檢出的程度，嚴重威脅人體健康和生態環境，已經引起廣泛關注，美國國家環保局已將鄰苯二甲酸二辛酯(D0P)、鄰苯二甲酸二乙基己基酯(DEHP)、鄰苯二甲酸丁基芐基酯(BBP)、鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)、鄰苯二甲酸二乙酯(DEP)、鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)等6種PAEs列為優先控制有機污染物，我國也將DMP、DEP、D0P列入優先控制污染物黑名單，我國的《生活飲用水衛生標準》(GB5746 2006)和《地表水環境質量標準》(GB3838-2002)對PAEs含量也提出了嚴格要求。如何妥善處理水中PAEs成為當前環境領域的重要課題。
[0003]現有水環境中PAEs處理技術主要有生物法、吸附法及化學氧化法。生物處理法可將部分PAEs降解，但降解時間相當長，且由于PAEs毒性較大，生物法僅限于低濃度PAEs廢水的處理;吸附法能有效去除PAEs，但不能將PAEs徹底礦化為無毒無害的產物，對環境依然有潛在的危險;化學氧化法由于較高的氧化效率近年來成為研究的熱點，但是這種方法氧化劑利用率低、反應條件易受pH限制。
[0004]微波催化具有降低反應活化能、加快反應速率、提高處理效能的優勢，利用微波誘導催化與化學氧化之間的協同作用處理難降解有機物已成為研究熱點，其中化學氧化技術以Fenton法為主，但Fenton法存在H202利用率不高、鐵離子循環率低、需要較強酸性環境(pH值在3.0左右)、不能充分氧化污染物、污泥量大等缺點。過碳酸鈉(SPC)易水解并自發釋放H202，其活性氧的理論含量為15.3%，能高效氧化C=C、R-C00-R、苯環等官能團，SPC本身及其分解產物無毒，是一種環境友好型氧化劑。與Fenton相比，SPC適應pH值范圍廣、氧化性更持久。利用微波、鐵碳與過碳酸鈉協同處理鄰苯二甲酸酯廢水，有效耦合微波的熱效應和非熱效應(降低反應活化能)、鐵碳吸附和原電池效應、鐵碳中的鐵與過碳酸鈉的活性成分形成的類Fenton強氧化效應，實現有機污染物的快速高效去除。
[0005]中國發明“鐵碳微電解協同微波處理垃圾滲濾液納濾濃縮液的方法”，申請號201510536965.7公開了一種利用鐵碳微電解、微泡氣浮、微波反應處理垃圾滲濾液納濾濃縮液的方法，該方法將鐵碳微電解與微波反應置于不同工藝流程段、需要多次調節pH值；中國發明“用于微波水處理的鐵碳復合納米催化劑及其制備方法”，申請號200710052555.0公開了一種用于微波水處理的鐵碳復合納米催化劑的制備方法，該方法沒有將催化劑、氧化劑與微波同時應用于處理有機廢水。利用微波、鐵碳與過碳酸鈉協同作用降解鄰苯二甲酸酯的方法還未見報道。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服Fenton法存在的H202利用率低、對pH值要求高(pH值在3.0左右)、泡沫多、.0H半衰期短、不能充分氧化污染物等缺點，提供一種快速、高效降解廢水中鄰苯二甲酸酯的工藝方法，其工藝技術高效、易實施、無二次污染、去除效果好。
[0007]本發明一方面利用鐵碳這種多孔隙材料吸收微波，在內部和表面形成高溫“電弧”，將吸附的有機物進行熱解，并在活性炭表面產生空位，重新吸附鄰苯二甲酸酯，如此循環加速其降解;另一方面，過碳酸鈉釋放出來的H202與鐵碳微電解產生的(亞)鐵離子發生作用，形成類Fenton體系，從而產生.0H快速氧化有機污染物。此外，鐵碳微電解產生的Fe2 +在過碳酸鈉作用下氧化為Fe3+，并進一步水解為Fe( 0H)3而對有機物進行吸附絮凝，同時，鐵碳間形成原電池，在微波作用下，其周圍形成電場，使廢水中的膠體產生電泳作用而被附集在鐵碳上，并在高溫“電弧”和類Fenton反應體系作用下被快速氧化降解。
[0008]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法，包括如下步驟:
(1)配制摩爾濃度為5?10mM過碳酸鈉溶液；
(2)將過碳酸鈉溶液按照體積比為0.5?1%的比例加入到300-1000^^/L鄰苯二甲酸酯污染廢水中，調節溶液pH到9.0-11.0，然后按質量比為0.5-1%。的比例加入20-50目的鐵碳填料，攪拌均勻，得混合液；
(3)將混合液置于變頻式微波反應器中，設定溫度為80?95°C，持續攪拌反應25?40分鐘；
(4)取出混合液測定廢水中鄰苯二甲酸酯濃度，鄰苯二甲酸酯去除率達75%以上。
[0009]本發明的有益效果是:
1.本發明選用的氧化劑過碳酸鈉俗稱固體雙氧水，運輸方便，氧化性受PH影響較小、價格低廉，其本身及其被還原的產物無二次污染，過碳酸鈉水解釋放的H202與鐵碳緩慢釋放的Fe2 +形成類Fenton體系，.0H產生速度緩慢，氧化劑利用效率高，能充分礦化有機污染物。
[0010]2.本發明方法使微波的熱效應和非熱效應(降低反應活化能)、鐵碳吸附和原電池效應、鐵碳中的鐵與過碳酸鈉的活性成分形成的類Fenton強氧化效應協同作用，極大提高有機物的降解效率，處理時間大大縮短，操作簡單，能夠連續規模處理，易于工業化生產，無二次污染，去除效果好，適用于處理鄰苯二甲酸酯等有機廢水。
【具體實施方式】
[0011]下面通過實例對本發明做進一步詳細說明，這些實例僅用來說明本發明，并不限制本發明的范圍；
實施例1
(1)稱量0.8g過碳酸鈉，加入500ml蒸餾水，溶解混勻；
(2)取過碳酸鈉溶液2mL加入到200mL濃度為400^^/L的鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)廢水中，調節溶液pH到9.0，加入0.4g 20目的鐵碳填料，攪拌均勻，得混合液；
(3)將混合液放入變頻式微波反應器中，設定溫度為80°C，持續攪拌反應40分鐘； (4)將微波催化氧化反應后的廢水置于5°C以下的冰水浴8分鐘，取上清液測DEHP濃度，DEHP的去除率達80.2%ο
[0012]實施例2
(1)稱量0.9g過碳酸鈉，加入500ml蒸餾水，溶解混勻；
(2)取過碳酸鈉溶液lmL加入到200mL濃度為300^^/L的鄰苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)廢水中，調節溶液pH到10.0，加入0.2g 20目的鐵碳填料，攪拌均勻，得混合液；
(3)將混合液放入變頻式微波反應器中，設定溫度為85°C，持續攪拌反應30分鐘；
(4)將微波催化氧化反應后的廢水置于5°C以下的冰水浴8分鐘，取上清液測DEHP濃度，DEHP的去除率達78.2%。
[0013]實施例3
(1)稱量1.3g過碳酸鈉，加入500ml蒸餾水，溶解混勻；
(2)取過碳酸鈉溶液1.5mL加入到200mL濃度為SOOyg/L的鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)廢水中，調節溶液pH到11.0，加入0.3g 50目的鐵碳填料，攪拌均勻，得混合液；
(3)將混合液放入變頻式微波反應器中，設定溫度為85°C，持續攪拌反應35分鐘；
(4)將微波催化氧化反應后的廢水置于5°C以下的冰水浴8分鐘，取上清液測DMP濃度，DMP的去除率達85.4%。
[0014]實施例4
(1)稱量1.6g過碳酸鈉，加入500ml蒸餾水，溶解混勻；
(2)取過碳酸鈉溶液2mL加入到200mL濃度為lOOOyg/L的鄰苯二甲酸二甲酯(DMP)廢水中，調節溶液pH到11.0，加入0.4g 50目的鐵碳填料，攪拌均勻，得混合液；
(3)將混合液放入變頻式微波反應器中，設定溫度為95°C，持續攪拌反應25分鐘；
(4)將微波催化氧化反應后的廢水置于5°C以下的冰水浴8分鐘，取上清液測DMP濃度，DMP的去除率達80.3%。
【主權項】
1.一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)配制過碳酸鈉溶液； (2)將過碳酸鈉溶液按照體積比為0.5?1%的比例加入到300-1000^^/L鄰苯二甲酸酯污染廢水中，調節溶液pH到9.0-11.0，然后按質量比為0.5-1%。的比例加入20-50目的鐵碳填料，攪拌均勻，得混合液； (3)將混合液置于變頻式微波反應器中，持續攪拌反應25?40分鐘； (4)取出混合液測定廢水中鄰苯二甲酸酯濃度。2.根據權利要求1所述一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法，其特征在于:步驟(1)所述過碳酸鈉溶液的摩爾濃度為5?10mM。3.根據權利要求1所述一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法，其特征在于:步驟(3)所述變頻式微波反應器設定溫度為80?95°C。4.根據權利要求1所述一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法，其特征在于:步驟(4)所述測定土壤中鄰苯二甲酸酯濃度要求鄰苯二甲酸酯去除率達75%以上。
【專利摘要】本發明涉及一種用于處理鄰苯二甲酸酯廢水的高級催化氧化方法，屬于鄰苯二甲酸酯廢水處理技術領域；本方法的步驟為：將摩爾濃度為5～10mM的過碳酸鈉溶液按照體積比為0.5～1%的比例加入到300～1000μg/L鄰苯二甲酸酯污染廢水中，調節溶液pH到9.0-11.0，然后按質量比為0.5-1‰的比例加入20-50目的鐵碳填料，攪拌均勻，將混合液置于變頻式微波反應器中，設定溫度為80～95℃，持續攪拌反應25～40分鐘，取出混合液測定廢水中鄰苯二甲酸酯濃度，鄰苯二甲酸酯去除率達75％以上；本發明方法使微波的熱效應和非熱效應、鐵碳吸附和原電池效應、鐵碳中的鐵與過碳酸鈉的活性成分形成的類Fenton強氧化效應協同作用，極大加快有機物的降解速率，工藝技術高效、易實施、無二次污染、去除效果好。
【IPC分類】C02F1/72, C02F101/34
【公開號】CN105461043
【申請號】CN201510950224
【發明人】林親鐵, 張璐, 何晉勇
【申請人】廣東工業大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年12月18日