[發明專利]還原-Fenton氧化耦合處理偶氮印染廢水的方法

有效

• 申請號: 201310732911.9
• 申請日: 2013-12-26
• 公開（公告）號: CN103708648A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 祁光霞;王毅;雷雪飛;袁超;孫應龍;李磊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C02F9/04
• 分類號: C02F9/04;C02F103/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 朱琨

技術領域

本發明屬于環境保護的工業廢水處理及回用技術領域，具體涉及一種紡織印染工業中含難生物降解偶氮染料印染廢水的一種還原-高級氧化耦合處理方法。

背景技術

偶氮染料因其染色迅速并色譜廣泛、易于合成且原料便宜、能與大多數合成纖維或自然纖維結合而被廣泛生產和應用于紡織印染工業。據估計，世界上每年合成染料的產量大約為10⁶t，而偶氮染料占總量的70%左右。然而，偶氮染料固色率低（約60%-70%），剩余部分主要以廢水形式排放，處理不當將通過產生大量的還原性芳香胺化合物導致嚴重的水體環境污染，危害人類健康。目前國內外常用的偶氮染料印染廢水處理方法包括物理法、化學法和生物法三類。物理法以物理吸附研究最多，但存在廢水處理效果不理想、吸附劑再生及處理等問題，而常規的生物法因偶氮染料（尤其雜環偶氮染料）分子中特有的（一個或多個）偶氮鍵結構難以對其實現高效的降解去除，脫色率不穩定（11.5%-93.6%），處理周期長，且適用的偶氮染料種類有限，芳香環上取代基為羥基（-OH）、氨基（-NH₂）、胺基（-N≡）的偶氮染料生物降解性較強，而甲氧基(-OCH₃)、磺酸基(-SO₃H)、甲基（-CH₃）、羧基（-COOH）和硝基(-NO₂)取代的偶氮染料生物降解性差，分子量越大的偶氮染料越難于生物降解。

偶氮染料降解的關鍵在于偶氮鍵結構的斷裂，化學法由于能實現特定偶氮鍵的斷裂而具有處理效果快速穩定、適用范圍廣泛的突出特點，其中以化學氧化法最為常用。化學氧化法涉及的氧化劑包括Fenton試劑、O₃、NaClO、H₂O₂等，Fenton試劑氧化法作為一種經典的高級氧化技術，由于在去除廢水中難降解有機污染物方面效果較為顯著，在印染廢水處理中被廣泛研究和運用。盡管如此，偶氮染料分子（尤其大分子）由于難降解且夾雜其他復雜結構組分，單一的Fenton氧化技術盡管能實現脫色率>90%，但有機質去除率較低（COD去除率約60%-70%），部分有機物不能完全礦化而轉化為中間產物，對H₂O₂利用率較低導致處理成本高，而且因氧化作用不徹底，最終出水呈棕黃色至褐色，難以使廢水達到排放，更難達到回用要求。因此，Fenton試劑耦聯其他氧化手段處理偶氮印染廢水成為現今的研究熱點，尤其是UV-Fenton氧化、電解-Fenton氧化、生物-Fenton氧化。

上述Fenton氧化耦聯工藝都是基于促進H₂O₂分解產生羥基自由基，增強體系的氧化能力，整體提高偶氮染料分子降解速率和效率的基本原理。由于這類氧化耦聯工藝需要提供特定的能量或微生物生存條件，一般需配備特定裝置，處理流程較為復雜，處理費用較高，實際工程應用面臨困難。

發明內容

針對現有的Fenton氧化偶聯工藝需要額外配備特定裝置，處理流程復雜，處理費用較高的不足，本發明的目的在于提供一種基于還原劑還原偶氮鍵再耦合Fenton試劑氧化降解偶氮染料分子的還原-Fenton氧化耦合處理的新方法。該方法不僅能夠實現高濃度偶氮染料廢水色度和COD的高效去除，為印染廢水直接排放甚至進一步回用提供技術支撐，而且工藝流程簡單，無需額外裝置設備，顯著降低廢水的處理費用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種還原-Fenton氧化耦合處理偶氮染料廢水的方法，首先在偶氮染料廢水中加入還原劑進行處理，將偶氮染料廢水中的偶氮鍵還原為肼鍵，再采用Fenton氧化法處理廢水，最后調整廢水的pH至中性或堿性，靜置去除沉淀，得到出水。

一種優選的還原-Fenton氧化耦合處理偶氮染料廢水的方法，具體方法包括如下步驟：

（1）調節偶氮染料廢水的pH至1～5，按照還原劑與廢水的質量比為0.1-10:100加入還原劑，進行還原反應，使偶氮染料廢水中的偶氮鍵還原為肼鍵；

（2）在被還原的偶氮染料廢水中添加Fenton試劑，進行氧化反應，氧化降解被還原的染料分子生成CO₂、水等小分子；

（3）反應結束后，調節廢水的pH至7～9，靜置去除沉淀，得到出水；堿性環境下之前的還原劑進而發生反應，生成的多聚氧化鋁或其它氧化物有利于廢水中發色有機物的進一步沉降；

上述偶氮染料廢水為單偶氮染料廢水、多偶氮染料廢水或兩者的混合廢水。