[發(fā)明專利]一種快速降解廢水中的有機(jī)污染物的裝置和方法

在審

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• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112340831A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王重慶;曹亦俊
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 北京天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 程虹

本發(fā)明公開了一種快速降解廢水中的有機(jī)污染物的裝置和方法，屬于有機(jī)廢水處理領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有天然黃鐵礦降解廢水中的有機(jī)污染物時反應(yīng)活性低、效率低等問題。快速降解廢水中的有機(jī)污染物的方法，先將黃鐵礦和氧化劑預(yù)反應(yīng)，再將預(yù)反應(yīng)產(chǎn)物通入廢水中進(jìn)行有機(jī)污染物的降解。裝置包括柱體，柱體內(nèi)部為中空腔體，用于放置黃鐵礦；柱體上部設(shè)有第一進(jìn)料口和第二進(jìn)料口；柱體底部設(shè)有濾網(wǎng)；柱體通過導(dǎo)管與廢水池連接；第一進(jìn)料口用于通入氧化劑水溶液，第二進(jìn)料口用于通入水。本發(fā)明的方法能夠快速、有效降解廢水中的有機(jī)污染物，且黃鐵礦能夠多次使用，成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種快速降解廢水中的有機(jī)污染物的裝置和方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展和工業(yè)化的迅速推進(jìn)，越來越多的有機(jī)污染物排放到水體中，隨著這些有機(jī)污染物的長期積累和富集，對水環(huán)境和水中生物造成威脅，最終影響到人類的身體健康。由于這些有機(jī)污染物成分復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的物理、化學(xué)或生物方法，例如吸附法、生物降解法、光催化法或電化學(xué)氧化法等方法很難對有機(jī)廢水進(jìn)行無害化處理。近年來，高級氧化技術(shù)由于操作簡單，處理廢水中的有機(jī)污染物效果好而應(yīng)用廣泛。

高級氧化技術(shù)是一種高效的有機(jī)廢水處理方法，主要是通過強(qiáng)氧化性活性自由基氧化降解有機(jī)物分子。高級氧化技術(shù)最為典型的就是Fenton工藝，通過Fe²⁺和H₂O₂反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性羥基自由基。由于均相Fenton工藝存在催化劑難回收、操作pH范圍窄(2.5-3.5)、產(chǎn)生大量鐵泥等缺陷，在實際應(yīng)用具有明顯缺陷。研究者開發(fā)了鐵基固體催化劑(如零價鐵、四氧化三鐵、針鐵礦等)通過非均相Fenton反應(yīng)實現(xiàn)有機(jī)污染物降解，但依然存在操作pH范圍窄、效率低、催化劑顆粒分離難等問題。化學(xué)合成的FeS₂或高純度天然黃鐵礦已被報道用于非均相Fenton催化劑，化學(xué)合成的FeS₂或高純度天然黃鐵礦價格較高，并且操作pH范圍窄；天然黃鐵礦價格低但反應(yīng)活性較低，且操作pH范圍窄。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上分析，本發(fā)明旨在提供一種快速降解廢水中的有機(jī)污染物的裝置和方法，至少能夠解決以下技術(shù)問題之一：(1)現(xiàn)有的天然黃鐵礦用于降解廢水中的有機(jī)污染物時反應(yīng)活性較低；(2)現(xiàn)有的天然黃鐵礦用于降解廢水中的有機(jī)污染物時所需時間長，效率低；(3)現(xiàn)有的天然黃鐵礦用于降解廢水中的有機(jī)污染物時降解效果較差，操作pH范圍窄；(4)現(xiàn)有的天然黃鐵礦用于降解廢水中的有機(jī)污染物時黃鐵礦表面活性易被污染而降低催化效率。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一方面，本發(fā)明提供了一種快速降解廢水中的有機(jī)污染物的方法，先將黃鐵礦和氧化劑預(yù)反應(yīng)，再將預(yù)反應(yīng)產(chǎn)物通入廢水中進(jìn)行有機(jī)污染物的降解。

進(jìn)一步的，上述方法包括：

步驟1、關(guān)閉柱體底部的閥門，在柱體的內(nèi)部腔體中裝入黃鐵礦；

步驟2、將氧化劑水溶液通入柱體的內(nèi)部腔體中，使氧化劑與天然黃鐵礦預(yù)反應(yīng)2-10min，得到液相反應(yīng)產(chǎn)物；

步驟3、打開柱體底部的閥門，使得柱體的內(nèi)部腔體中的液相反應(yīng)產(chǎn)物完全進(jìn)入廢水池，打開攪拌裝置攪拌，充分反應(yīng)后，廢水完成降解。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，柱體中的黃鐵礦分為三個粒級段，自下而上依次為第一粒級段、第二粒級段和第三粒級段，三個粒級段的黃鐵礦的平均粒度符合如下關(guān)系：第一粒級段第二粒級段第三粒級段。

進(jìn)一步的，所述黃鐵礦的顆粒尺寸為0.8～8.0mm。

進(jìn)一步的，所述氧化劑為過氧化氫或過氧乙酸。

進(jìn)一步的，所述氧化劑水溶液與廢水的質(zhì)量比為1：10-100。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，反應(yīng)時間為5-50min。