[發明專利]一種芬頓反應強化劑及其應用

在審

• 申請號: 202011383883.0
• 申請日: 2020-12-01
• 公開（公告）號: CN112645428A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 劉軍;程宜天;李光輝;梁鈺芝;何建強;陳潔歡;梁端明;王同孝;陳駱萍
• 申請（專利權）人: 惠州市恒源環保技術開發有限公司;上海工程技術大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F9/04
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 林德強

本發明公開了一種芬頓反應強化劑及其應用。這種芬頓反應強化劑是由包括如下步驟的制備方法制得：將過氧化氫溶液進行光催化處理，得到芬頓反應強化劑。本發明提供的芬頓反應強化劑制備方法簡單，成分單一，成本低，沒有二次污染，其具有很強氧化性，能夠提高過氧化氫利用率和反應速率。采用本發明的芬頓反應強化劑處理廢水，可以降低過氧化氫和亞鐵用量，并大大降低污泥量，適用范圍廣。本發明的芬頓反應強化劑可用于高濃度有機廢水預處理，提高污水可生化性，也可用于尾水深度處理，能夠降低COD，實現達標排放。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，特別涉及一種芬頓反應強化劑及其應用。

背景技術

污水處理最常用的工藝是生物法，生物法主要是針對可生化性好的污染物進行處理，但對含難降解、有毒有害的有機污染物的廢水，如醫藥、化工、印染等工業廢水，單純生物法難以實現達標排放，必須結合其他物化方法形成組合工藝。通過采用物化手段，對這類廢水進行預處理，提高其可生化性，為后段生化處理創造有利條件；或者對雖經過生化處理，但尚未達標的廢水，進行深度處理，以實現達標排放。

芬頓反應是一種工業廢水處理中常用的高級氧化法，主要是在酸性條件下，通過硫酸亞鐵和過氧化氫反應，產生具有強氧化性的羥基自由基，其氧化還原電位高達+2.8V，僅次于氟，利用羥基自由基的強氧化性，對廢水中難降解的有機污染物進行氧化分解，除去COD(化學需氧量)；或將污染物降解為容易生化的小分子有機物，提高廢水可生化性。芬頓氧化技術具有氧化能力強、工藝流程簡單、反應速度快、可結合絮凝沉淀工藝等優點，即可單獨使用，也可與其他處理工藝聯用。目前，芬頓反應體系已經廣泛應用于醫藥、化工、印染、農藥等工業廢水處理工程中，具有很好的應用前景。

但芬頓反應需要在酸性條件下，pH適應范圍窄，酸堿消耗量大；過氧化氫利用效率低，需要投入大量過氧化氫和亞鐵鹽，藥劑用量大，運行成本高，而且產生大量鐵泥，反應效率低。和生化處理相比較，芬頓工藝運行成本高，一般20元/kgCOD以上，在難降解有機廢水處理的芬頓工藝中，藥劑成本占運行成本90％以上(不計算污泥處置費)，過氧化氫作為芬頓工藝的氧化劑，其成本占總藥劑成本60％以上。盡可能降低芬頓工藝運行中過氧化氫投加量，提高芬頓反應效率，降低運行成本，對芬頓技術在污水處理中推廣應用具有重要意義。

投加增效強化劑，是提高芬頓反應效率，降低芬頓反應氧化劑、催化劑用量的重要手段。CN101792205A公開了芬頓、類芬頓體系強化劑及其使用方法，主要采用抗壞血酸、亞硫酸鈉、亞硫酸鋰、亞硫酸鉀、亞硫酸鎂、亞硫酸鈣、鹽酸羥胺、高氯酸羥胺、硫酸羥胺、聯氨、N,N-二乙基羥胺、碳酰肼、胺基乙醇胺、羥胺溶液或氮四取代苯二胺等作為芬頓體系強化藥劑；CN102910725A公開了改進的芬頓、類芬頓體系去除水中有機污染物的方法，采用含有三價鈰離子、鑭離子、銅離子的化合物作為強化增效藥劑；CN108689477A公開了一種促進芬頓反應的水處理方法，以氯化鐵、黃鐵礦粉末、火山巖粉末作為催化劑和強化劑，強化芬頓反應效率；CN109987750A公開了一種由鈣和有機酸類絡合物介導的促進芬頓氧化的方法，在芬頓氧化處理體系中引入Ca²⁺，同時加入黃腐酸等小分子有機絡合物，利用有機酸類絡合物與Fe(Ⅱ)之間形成的更穩定化合物，有效維持廢水中的Fe(Ⅱ)的有效濃度，同時抑制其轉化成Fe(Ⅲ)的速率，使芬頓反應朝著生成羥基自由基的方向進行，提高了·OH的生成率，進而促進了有機物的分解，而同時高濃度鈣離子作為強化劑，強化了有機酸類絡合物對Fe(Ⅱ)轉化成Fe(Ⅲ)的抑制速率，從而有助于促進Fe³⁺向Fe²⁺轉化，突破芬頓反應的速度控制步驟，使有機物降解速度大大加快。但是，目前所公開的這些強化藥劑要么成分復雜，要么采用有機螯合物、稀土、重金屬等作為催化強化劑，價格高，容易造成二次污染，推廣應用難度大。

發明內容