[发明专利]一种Fenton反应催化剂回收利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于化学方法废水处理技术领域，具体是一种Fenton反应催化剂回收利用的方法

背景技术

1893年，化学家Fenton.H.J发现，过氧化氢(H₂O₂)与二价铁离子Fe²⁺的混合溶液具有强氧化性，可以将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分明显。所以过氧化氢和Fe²⁺构成的氧化体系被称为Fenton试剂。Fenton试剂的强氧化性是因为H₂O₂在Fe²⁺的催化作用下产生具有很高氧化电位的羟基自由基(OH)，其化学氧化电位E＝2.80V，仅次于氟。Fenton试剂中羟基自由基产生的反应机理如下：

Fe²⁺+H₂O₂＝Fe³⁺+·OH+OH^-

Fe³⁺+H₂O₂＝Fe²⁺+HO₂·+H⁺

Fe²⁺+·OH＝Fe³⁺+OH^-

Fe³⁺+HO₂·＝Fe²⁺+O₂+H⁺

HO₂·＝O₂+H⁺

O₂·+H₂O₂＝O₂+OH^-

·OH+H₂O₂＝HO₂·+H₂O₂

Fe²⁺+HO₂·＝Fe³⁺+HO₂^-

羟基自由基具有很高的电负性或亲电性，其电子亲和能力达569.3kJ，又有很强的加成反应特性，因而Fenton试剂可以无选择的氧化水中大多数有机物。Fenton试剂在处理生物难降解或一般化学氧化难以奏效的有机废水方面其优势很明显：氧化彻底，氧化速度快，对任何有机污染物都有氧化效果。同时Fenton试剂法工艺简单，占地面积小，随着H₂O₂价格的降低，Fenton试剂法已经成功的进行了工业化应用。

由于Fenton反应是在酸性的条件下进行，所以反应结束后要使用碱液将pH调节为弱碱性。此时产生的氢氧化铁和部分的有机污染物以沉淀物的方式析出，沉降在液体的底部，通常把此沉淀物称作铁泥沉淀或含铁污泥。如将铁泥沉淀直接排放不仅会对环境造成二次污染，而且会造成一定的经济损失。因此对催化剂进行回收利用，具有非常重要的环境和经济意义。

发明内容

本发明提供了一种将Fenton试剂催化剂回收利用为聚铁絮凝剂的方法，克服了现有技术存在的不足。此方法不仅能够有效的对铁泥沉淀进行回收利用，减少因直接排放产生的二次污染，而且工艺简单易行，具有很强的推广应用价值。

本发明使用的对象是针对Fenton试剂所产生的铁泥沉淀，铁泥沉淀的产生过程为，向有机废水中加入双氧水和硫酸亚铁进行Fenton氧化反应，得到含水率很高的铁泥沉淀，降解废水中的有机污染物；待Fenton氧化结束后，溶液中投加碱液，使其pH成为弱碱性；再向得到的溶液中投加聚丙烯酰胺助凝剂，使得产生的氢氧化铁迅速沉淀，静置一段时间后排出上清液。

本发明其特点是：将Fenton反应催化剂回收利用，其方法按如下步骤进行：

(1)使用离心机将上述的铁泥沉淀进行离心脱水，降低沉淀中的含水率，由于在后续的操作中需要投加去离子水，来调节pH，既经过常规的离心脱水后即可满足要求无需控制含水率；

(2)向步骤(1)得到的沉淀中投加浓硫酸，使得[SO₄^2-]/[Fe]_t的比例在1.15-1.35之内，使其充分地发生聚合反应；