[發(fā)明專利]一種利用芬頓技術(shù)強(qiáng)氧化去除污水中卡馬西平的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310487708.X
• 申請(qǐng)日: 2013-10-17
• 公開（公告）號(hào): CN104229972A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/72
• 分類號(hào): C02F1/72
• 代理公司: 上海科盛知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種含卡馬西平的污水高效處理方法，尤其是涉及一種利用芬頓技術(shù)強(qiáng)氧化去除污水中卡馬西平的方法，具體為在納米零價(jià)鐵芬頓系統(tǒng)中加入螯合劑檸檬酸對(duì)污水中卡馬西平進(jìn)行高效強(qiáng)氧化處理的方法。

背景技術(shù)

藥品和個(gè)人衛(wèi)生護(hù)理用品是污水中普遍存在的痕量有機(jī)污染物，其廢水具有成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、毒性大，顏色深和可生化性差等特點(diǎn)，生物處理難度大，其對(duì)環(huán)境造成的影響已經(jīng)引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。這些污染物會(huì)在人體內(nèi)轉(zhuǎn)變成極性的、溶解性的代謝產(chǎn)物和酸類物質(zhì)，并隨著尿液和糞便排入城市污水中。有研究表明，大多數(shù)藥物污染物難于生物降解，而大多數(shù)污水處理廠一般只采用兩級(jí)處理工藝，很少采用三級(jí)處理工藝或者高級(jí)氧化處理技術(shù)。因此，如果在污水廠中藥物污染物未能進(jìn)行完全去除，就會(huì)導(dǎo)致殘留的藥物污染物進(jìn)入地表水、地下水或者海水中，從而對(duì)人類產(chǎn)生影響和對(duì)水生環(huán)境造成破壞。

在日常生活中，卡馬西平(又稱卡巴咪嗪)被廣泛使用，它經(jīng)常和其他藥物一起使用來治療癲癇病和三叉神經(jīng)痛等。因此，卡馬西平的母體以及代謝物在污水中經(jīng)常被檢測到。有研究表明，傳統(tǒng)的污水處理廠不能很好的去除卡馬西平，并且通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)其在污水處理廠的去除率低于10％。對(duì)于難以生物降解的藥物污染物，為了提高其去除效果，高級(jí)氧化技術(shù)被廣泛應(yīng)用，主要包括：紫外、紫外／雙氧水、臭氧、臭氧／雙氧水等。先前的研究者對(duì)利用臭氧，紫外及其與雙氧水聯(lián)用去除典型藥物污染物進(jìn)行了大量研究，但是其價(jià)格昂貴。相對(duì)于其他的高級(jí)氧化技術(shù)，芬頓技術(shù)價(jià)格相對(duì)比較便宜，芬頓系統(tǒng)產(chǎn)生的羥基自由基具有強(qiáng)氧化性，對(duì)有機(jī)物的的降解不具選擇性，能與95％的有機(jī)物進(jìn)行反應(yīng)。若Fe(II)和雙氧水濃度不同，還會(huì)形成其它形式的自由基對(duì)有機(jī)物進(jìn)行有效降解，比如：過羥基自由基、超氧陰離子自由基、過氧化氫陰離子以及有機(jī)自由基。隨著近年來納米材料的興起，也有將納米材料引入芬頓系統(tǒng)，由于納米材料具有巨大的比表面積和高活性，使反應(yīng)速率得到提高，越來越受到重視，而其中對(duì)納米零價(jià)鐵的研究最為熱門。在傳統(tǒng)的芬頓系統(tǒng)中，往往需要將反應(yīng)的pH控制在3-4左右，否則鐵鹽以氫氧化鐵沉淀析出，從而降低了催化效果。為了使得反應(yīng)能在中性條件下進(jìn)行，有人提出以鐵的螯合劑為催化劑，來提高有機(jī)物的去除效率。傳統(tǒng)的螯合劑中使用最多的是EDTA，但是EDTA的生物降解性比較差，在污水處理后會(huì)繼續(xù)存在污水中，隨著尾水進(jìn)入環(huán)境，從而在環(huán)境中產(chǎn)生積累。最近有研究表明檸檬酸作為一種有效的螯合劑，有很好的生物降解性，在污水處理系統(tǒng)中會(huì)得到很好的去除，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響。在中性條件下即能與Fe(II)或Fe(III)形成螯合物，從而避免了鐵以沉淀形式析出，在中性條件下產(chǎn)生很高濃度的羥基自由基，從而有效地去除有機(jī)污染物。

目前，還沒有將檸檬酸引入納米零價(jià)鐵芬頓系統(tǒng)中對(duì)污水中的卡馬西平進(jìn)行去除的報(bào)道，有必要開展相關(guān)的研究工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服傳統(tǒng)的芬頓系統(tǒng)在污水處理應(yīng)用過程中需要將反應(yīng)pH控制在3～4這樣的酸性條件的缺陷，從而提供一種反應(yīng)條件簡單易操作、處理時(shí)間短、無二次污染、對(duì)一般污水無需調(diào)節(jié)pH的利用芬頓技術(shù)強(qiáng)氧化去除污水中卡馬西平的方法。該方法能使污染物在弱酸性或者中性條件下也有很好的去除效果，并提高反應(yīng)速率，工業(yè)化應(yīng)用前景大。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種利用芬頓技術(shù)強(qiáng)氧化去除污水中卡馬西平的方法，向含卡馬西平的污水中，同時(shí)投加納米零價(jià)鐵和雙氧水，并加入檸檬酸作為螯合劑，攪拌均勻，反應(yīng)時(shí)間5-40分鐘，氧化去除污水中的卡馬西平。在芬頓系統(tǒng)中加入檸檬酸螯合劑對(duì)卡馬西平的作用機(jī)理為：檸檬酸與納米零價(jià)鐵形成鐵的螯合物，在中性或者弱酸性條件下將卡馬西平氧化成羥基化的卡馬西平，而羥基化的卡馬西平的生物降解性能大大提高，在后續(xù)的生物處理過程中能得到很好的去除。

進(jìn)一步地，所述的污水中卡馬西平的質(zhì)量濃度為1～20毫克每升，所述的納米零價(jià)鐵的投入量為每升污水中加入0.1～1克，所述的雙氧水的投入量為每升污水中加入100～300毫克，所述的檸檬酸的投入量為每升污水中加入5～40毫克。

進(jìn)一步地，在投加納米零價(jià)鐵和雙氧水之前，調(diào)節(jié)污水的pH值為3～7。

更進(jìn)一步地，在投加納米零價(jià)鐵和雙氧水之前，調(diào)節(jié)污水的pH值為6～7。

再進(jìn)一步地，在投加納米零價(jià)鐵和雙氧水之前，調(diào)節(jié)污水的pH值為6。.

進(jìn)一步地，所述的納米零價(jià)鐵的顆粒粒徑為50～70納米。

進(jìn)一步地，同時(shí)向污水中投加納米零價(jià)鐵、雙氧水及檸檬酸。