[發明專利]一種吹脫?微電解?Fenton氧化法處理含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置

有效

• 申請號: 201510093435.X
• 申請日: 2015-03-03
• 公開（公告）號: CN104710052B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 焦緯洲;劉有智;高璟;栗秀萍;羅瑩;申紅艷;祁貴生;袁志國;張巧玲;郭亮
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C02F9/06
• 分類號: C02F9/06
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)14110
• 代理人: 任林芳

技術領域

本發明屬于含高濃度硝基苯廢水處理的技術領域，具體涉及一種吹脫-微電解-Fenton氧化法處理含高濃度硝基苯廢水的方法及裝置。

背景技術

硝基苯(Nitrobenzene，NB)是一種重要的化工原料，廣泛應用于石油化工、燃料、材料和焦化等行業中。但其化學性質穩定，不易被生物降解，具有強烈的致癌致突變性，現已被多國列為優先控制污染物。

空氣吹脫一般是在水處理的底部放有曝氣裝置，風機送來的空氣被分散成微小的氣泡，在廢水主體中形成氣液兩相，廢水中的揮發性有機物從液相轉移到氣相中，隨氣泡離開液相主體。根據氣液平衡理論，當液相中揮發性有機物濃度較高時，傳質推動力大，有利于有機物從液相進入氣相。但當濃度降低到一定程度時，傳質推動力變小，處理效率降低。同時傳統曝氣反應中的液體湍動程度低，造成液相深處有機物無法快速到達氣液相界面，傳質效果差。由于硝基苯沸點較高，自然條件下的蒸發速度較慢，現有傳統曝氣吹脫裝置或填料塔中氣液湍動程度低、氣液接觸面積小，處理效果并不明顯。如果加大氣液接觸面積和氣液湍動程度，可大大提高硝基苯去除率。

超重力技術利用旋轉的轉子將液體破碎成細小的液滴或液膜、液絲，其尺度都是在幾十微米數量級，只有填料塔的幾分之一，這就意味著僅在這一點上，質量傳遞速率就將數倍于填料塔。另外，在旋轉的轉子中，液體在離心力的作用下流動，而高速旋轉的轉子提供的離心力是促使填料塔中液體流動的重力的幾百倍。這使得液體可以克服表面張力的作用，以極高的速度、極小的尺度，在高比表面的填料中運動。填料彎曲的孔道促使了液體表面的迅速更新，大大增加了液體的湍動。這兩點結合在一起，使得在超重力設備中的傳質速率較在填料塔中的同樣過程提高了1~3個數量級。

微電解技術于20世紀70年代由前蘇聯科學工作者提出并用于印染廢水的處理。該方法是一種利用金屬腐蝕原理形成原電池來處理廢水的工藝技術，又稱內電解法。微電解的電極一般選用兩種及以上電位相差較大的材料，在無外加電場情況下，陰、陽極之間因電位差形成為電池效應而對污染物產生物理化學作用。微電解法比電解法和化學絮凝法在廢水處理方面的成本低，更具應用前景。目前，該處理技術由于工藝簡單、預處理效果好、能有效地提高廢水的可生化性，以開始廣泛研究和應用于印染、制藥、油田、垃圾滲濾液及農藥等工業廢水的處理。但是微電解法作為廢水的預處理方法，不能將硝基苯污染物徹底礦化為無機小分子物質，一般與生物法、臭氧法、Fenton法等其他工藝組合使用，以達到高效去除污染物的目的。

Fenton于1894年發現當H₂O₂與Fe²⁺共存時，其分解能力會高于兩者單獨存在時的分解能力。之后一些學者相繼發現，Fe²⁺與H₂O₂在酸性條件下（pH=2~3）會發生反應，生成具有非選擇性強氧化能力的羥基自由基·OH，并放出大量熱。Fenton試劑法是一種高級氧化技術，具有操作簡便、反應快速等特點，主要用于處理廢水中殘存的難降解有機物。Fenton試劑產生自由基氧化機理如下：

Fe²⁺?+?H₂O₂?→?Fe³⁺?+?OH^-?+?OH???????????（式1）

Fe³⁺?+?H₂O₂?→?Fe²⁺?+?HO₂?+?H^{+???????????????????????}（式2）

OH?+?H₂O₂?→?HO₂+H₂O??????????????????（式3）

Fe³⁺?+?HO₂?→Fe²⁺+O₂+?H^{+?????????????????????????????????}（式4）

RH?+?OH?→?Qs????????????????????????（式5）