[发明专利]利用多相催化剂强化芬顿工艺氧化降解水中有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及Fenton工艺氧化降解水中有机污染物的方法。

背景技术

Fenton(芬顿氧化反应)工艺氧化降解水中有机污染物具有比较突出的优势：H₂O₂与铁离子反应产生强氧化性的羟基自由基(氧化还原电位为2.8V)能快速无选择性地氧 化有机污染物；铁是自然界广泛存在且无毒的元素，作为Fenton试剂的催化剂不会引起 副作用；同样作为Fenton试剂中氧化剂的H₂O₂是一种环境友好试剂，且不会带来二次污 染；与其他高级氧化技术相比，Fenton工艺运行设备简单、维修方便，是水处理过程中 去除有机污染物的一种最为广泛和有效的高级氧化方法，适合于不同水质的处理。

然而，在工程实际和研究中发现，Fenton(Fe²⁺/H₂O₂或Fe³⁺/H₂O₂)工艺在水处理过 程中还存在几点不足：第一、反应过程中产生的羟基自由基易被Fenton试剂H₂O₂与铁离 子自身所消耗，因而Fenton反应氧化能力的效率低；第二、Fe³⁺作为Fenton试剂中催化 剂的来源和Fe²⁺转化的产物，与H₂O₂的起始反应速率非常慢，二级反应速率常数为 0.01～0.02M^-1s^-1，而Fe²⁺与H₂O₂反应的二级反应速率常数为76M^-1s^-1，是Fe³⁺与H₂O₂反 应的几千倍，因此限制了Fenton反应氧化降解有机污染物的起始速率；第三、Fenton反 应的氧化效能受水中溶解氧含量影响大(大多数废水溶解氧的含量都很低)，在缺氧的条 件下氧化效率低而且氧化产物不易后续的好氧生物处理。

发明内容

本发明是为了解决现有Fenton工艺氧化降解水中有机污染物的方法存在Fenton反应 氧化能力的效率低、Fenton试剂自身消耗羟基自由基且氧化降解不完全的问题，而提供 利用多相催化剂强化Fenton工艺氧化降解水中有机污染物的方法。

本发明利用多相催化剂强化Fenton工艺氧化降解水中有机污染物的方法按照如下步 骤进行：一、预处理：将含有有机污染物的水经格栅、沉淀池和调节池进行物理处理，控 制水力停留时间为20～40分钟；二、将预处理后的水输入内部填装有多相催化剂的反应 器内，加入铁离子和H₂O₂溶液，控制反应器中铁离子的浓度为0.2～20mg/L，H₂O₂与铁 离子的摩尔浓度比为5～10∶1，水的停留时间为10～40分钟；三、将步骤二处理过的水经 过固液分离后排放；即完成对水中有机污染物的氧化降解；其中步骤二中的铁离子为Fe²⁺和/或Fe³⁺；步骤二中反应器内多相催化剂布置为悬浮式、固定床式或反应墙式，布置为 悬浮态的多相催化剂在水中的投量为0.1～10g/L，固定床式多相催化剂厚0.3～1.0m，反应 墙式多相催化剂厚0.2～1.0m。