一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高均相UV?Fenton體系降解水中有機污染物效率的方法，在均相UV?Fenton體系中加入新型調控試劑乙酸鹽，通過選擇溶液體系中乙酸根和鐵離子的濃度比例，可以調控體系亞鐵離子的光解生成速率達到最優值，從而提高體系降解有機污染物的效率。采用該方法，可以有效提高均相UV?Fenton體系處理有機廢水的效率，縮短處理時間，降低處理成本。
【專利說明】
一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的 方法
技術領域
[0001] 本發明涉及用一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的方法，該 方法用于高效處理有機廢水，屬于廢水處理技術領域。
【背景技術】
[0002] 難降解有機廢水的處理一直以來都備受關注。均相UV-Fenton體系能產生氧化能 力極強的羥基自由基，具有氧化降解效率高、產物無污染等優點，是難降解有機廢水處理的 理想技術。
[0003] 為降低廢水處理后體系中剩余鐵離子的處理處置成本，以低濃度鐵離子作為基礎 的均相UV-Fenton技術得到發展，但其催化降解有機污染物的效率卻有待提高。國內外眾多 學者開展了均相UV-Fenton體系的增效研究，以求利用低濃度的鐵離子催化劑來達到高效 氧化降解有機污染物的目的。
[0004] 目前，針對均相UV-Fenton體系，國內外研究較多的增效試劑是草酸鹽、丙二酸鹽、 檸檬酸三鹽和乙二胺四乙酸鹽等幾類，而將乙酸鹽作為均相UV-Fenton體系增效試劑的研 究迄今未見報道。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的提供一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的方 法，使用該方法可以有效提高均相UV-Fenton體系降解有機污染物的效率，從而達到縮短處 理時間、降低處理成本的效果。
[0006] 為實現以上目的，本發明提供了一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染 物效率的方法，在均相UV-Fenton體系中加入新型調控試劑乙酸鹽，通過選擇溶液體系中乙 酸根和鐵離子的濃度比例，可以調控體系亞鐵離子的光解生成速率達到最優值，從而達到 提高降解有機污染物效率的目的。
[0007] 具體方案是將有機廢水初始pH值調為3.0，水溫為30~50°C，加入乙酸鹽和硫酸鐵 攪拌溶解（乙酸根濃度范圍可根據實際情況調整，乙酸根:鐵離子摩爾濃度為1:8~16:8)， 而后加入過氧化氫并打開置于反應器/池中央的紫外燈。增效的均相UV-Fenton體系能快速 降解水中的有機污染物。
[0008] 本發明的操作方式以序批式間歇反應為主。
[0009] 本發明提供了一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的方法，應 用于實際工業廢水處理有以下優點（1)氧化效果極強，處理時間短；（2)產物為二氧化碳和 水，無污染，符合綠色化學和可持續發展理念；（3)乙酸鈉比較常見，安全，成本低廉，有利于 降低廢水處理成本；（4)乙酸鹽對于均相UV-Fenton增效效果強于草酸鹽和其它大部分調節 劑，是一種新型高效調節劑。
[0010] 在處理難降解有機廢水時，可直接用此法進行氧化處理，也可和其它廢水處理法 合用，以取得最佳效果，具體情況具體分析。例如，可以和生化法連用，先用增效均相uv- Fenton法，經處理后廢水可生化性大幅提高，再使用生物法進行處理，直至完全礦化;再例 如，處理酸化廢水以便于調節廢水pH值，再用增效均相UV-Fenton法處理廢水中的難降解基 團，而后用沉淀法、膜處理法、普通化學氧化法進行處理，廢水處理效果會大大增加。
[0011]本發明還闡述了增效劑對均相UV-Fenton體系的增效原理。應用乙酸鹽其增效原 理在于：（1)首先，鐵離子與溶液中的乙酸根進行配位反應，形成弱穩定性的絡合物；（2)該 絡合物在紫外光下光解還原產生亞鐵離子，其量子產率高于鐵離子;（3)亞鐵離子與過氧化 氫反應產生羥基自由基；（4)羥基自由基高效降解水中有機污染物使之礦化。乙酸鹽增效原 理的關鍵在于其與鐵離子絡合物光解產生亞鐵離子的速率合適，不會因為亞鐵離子生成速 率過高而引發亞鐵離子還原消耗羥基自由基的副反應。
【具體實施方式】 [0012] 實施例1: 具體應用時措施如下，在光化學反應器中心(或反應池中央)設置石英套管，內置紫外 燈管，石英套管和光化學反應器(反應池中央)之間的中間區域為反應降解區，反應區下部 設置攪拌裝置。初始pH值為3.0，水溫為30°C，6W-30W紫外燈管(254 nm)置于反應器/池中央 石英套管中作為光源。反應區加入硫酸鐵和過氧化氫構建均相UV-Fenton體系，加入不同濃 度乙酸鈉作為增效試劑，乙酸鈉濃度范圍可根據實際情況調整（乙酸根與鐵離子摩爾比為 1:8到16:8 )，具體比值由實際情況而定。
[0013]比較實施例H: 在圓柱光化學反應器中心設置一根石英套管，內置紫外燈管，下方設置磁力攪拌，中間 層為反應降解區。本實驗設定鐵離子濃度為0. lmmol/L，偶氮染料金橙Π 濃度為0.2 mmol/ L，過氧化氫濃度為10 mmol/L，以6W紫外燈(254nm)作為光源構建基本的均相UV-Fenton體 系。增效試劑乙酸鈉濃度由0變化到0.2 mmol/L。實驗結果如表1所示。當乙酸根與鐵離子摩 爾比為1時，染料金橙II的降解速度常數能從無增效試劑的0.42411^1^提高到0 . δθΙπ?ιΓ1， 染料金橙II的降解速率能提高32.3%。表明乙酸鈉是均相UV-Fenton體系的高效增效試劑。 本發明特征為加入乙酸鈉為調控劑，且調控范圍內的最佳投加量乙酸根和鐵離子摩爾比為 1〇
[0014] 表1乙酸根與鐵離子比例對均相UV-Fenton降解染料金橙II速率常數的影響
比較實施例1-2: 在圓柱光化學反應器中心設置一根石英套管，內置紫外燈管，下方設置磁力攪拌，中間 層為反應降解區。本實驗設定鐵離子濃度為0. lmmol/L，偶氮染料金橙Π 濃度為0.2 mmol/ L，過氧化氫濃度為10 mmol/L，以6W紫外燈作為光源構建基本的均相UV-Fenton體系。增效 試劑乙酸鈉、草酸鈉、丙二酸鈉、檸檬酸三鈉、乙二胺四乙酸二鈉濃度為0.1 mmol/L。實驗結 果如表2所示。五種增效試劑中，乙酸鈉能明顯促進均相UV-Fenton體系降解染料的速度，表 明乙酸鈉是均相UV-Fenton體系的高效增效試劑。
[0015]表2不同增效試劑對均相UV-Fenton降解染料金橙II速率常數的影響
實施例2: 在圓柱光化學反應器中心設置一根石英套管，內置紫外燈管，下方設置磁力攪拌，中間 層為反應降解區。本實驗設定鐵離子濃度為0. lmmol/L，偶氮染料金橙Π 濃度為0.2 mmol/ L，過氧化氫濃度為10 mmol/L，以6W紫外燈作為光源構建基本的均相UV-Fenton體系。增效 試劑乙酸鈉、乙酸銨和乙酸鉀的濃度為0.1 mmol/L。三種增效均相UV-Fenton體系中，染料 金橙II的降解速度常數分別為0.561min-\〇. 503min-1和0.494min-1，均高于無增效試劑均 相UV-Fenton體系降解染料金橙II的速度常數(0.424111^1)。表明不同的乙酸鹽均能增效均 相UV-Fenton體系的降解能力，其中乙酸鈉是均相UV-Fenton體系的最佳增效試劑。
【主權項】
1. 一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的方法，具體步驟如下:將有 機廢水初始pH值調為3.0,水溫為30~50°C，加入乙酸鹽和硫酸鐵攪拌溶解，而后加入過氧 化氫并打開置于反應器/池中央的紫外燈;增效的均相UV-Fenton體系能快速降解水中的有 機污染物。2. 權利要求1所述的一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的方法，其 特征在于，在均相UV-Fenton體系中加入乙酸鹽為調控劑，乙酸鹽可以是乙酸鈉、乙酸鉀和 乙酸銨中的一種。3. 根據要求1所述的一種提高均相UV-Fenton體系降解水中有機污染物效率的方法，其 特征在于，在均相UV-Fenton體系中加入乙酸鹽為調控劑，乙酸鹽濃度范圍可根據實際情況 調整，乙酸根:鐵離子摩爾比例控制在1:8~16:8范圍。
【文檔編號】C02F1/72GK105836871SQ201610295148
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月6日
【發明人】陳建新, 王琳, 徐淑英
【申請人】南昌大學