[发明专利]一种铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于难降解废水处理方法领域，特别涉及一种金属粒子处理难降解废水的方法。

背景技术

零价铁颗粒内部存在大量微小的渗炭体，当其浸泡在传导性的电解质溶液中时，零价铁颗粒中的渗炭体和铁之间即发生原电池效应而形成大量微观腐蚀原电池，在原电池反应中，Fe⁰和渗炭体(C)分别作为阳极和阴极，阳极（Fe⁰）的腐蚀反应提供大量的电子，被腐蚀消耗，该电化学腐蚀同时引发了絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等一系列连带协同作用。零价铁技术即基于铁的腐蚀电化学原理，对石油化工、印染、制药及电镀等有毒有害工业废水具有高效的预处理作用，能够分解转化废水中的有毒难降解污染物，提高废水的可生化性，同时具有运行费用低、易操作管理等优势。

但零价铁技术在实际应用中存在容易发生填料板结的问题，且其pH适用范围窄，仅适用于酸性废水（pH≤4.0）。在酸性条件下，零价铁能够取得较高的废水处理效率，但是高的氢离子浓度会导致零价铁的腐蚀速度加快，从而缩短零价铁的使用寿命，增加废水处理费用。为了克服零价铁技术pH适用范围窄，铁消耗速率过快的缺点，中国专利ZL02111901.5公开了一种催化铁内电解处理难降解废水的方法，该方法利用铁铜之间的电势差远大于铁炭之间电势差的原理，能够在中性条件下发生电偶腐蚀降解污染物，将铜、铁及沸石混合后以固定床的形式填充到滤池中，并通过回流废水的方式处理废水。该方法对难降解污染物有较好的分解效果，但仍存在以下缺点：（1）沸石的阻隔及铁铜之间的间隙会极大地限制铁和铜的接触，即限制了铁铜之间电偶腐蚀的形成数量，降低了废水的处理效率；（2）固定床的形式限制了污染物及其降解产物在填料颗粒表面和溶液之间的质传递过程，从而影响废水处理效率；（3）固定床的形式还会导致污染物及铁的腐蚀产物在填料颗粒表面发生共沉淀作用，长期运行会导致填料颗粒表面形成钝化膜，从而严重影响废水处理效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，该方法不仅提高了废水的处理效率，而且可避免填料钝化板结，并拓宽了所处理废水的pH范围。

本发明所述铁铜双金属粒子处理难降解废水的方法，工艺步骤如下：

将铁铜双金属粒子加入微电解反应器中，然后向微电解反应器中连续输入待处理废水并进行机械搅拌，在机械搅拌下铁铜双金属粒子呈流化状态并对废水进行处理，经铁铜双金属粒子处理后的废水连续排出；所述废水在微电解反应器中的水力停留时间为0.5～5.0 h。

本发明所述方法中，所述铁铜双金属粒子的制备方法如下：

在搅拌下于室温、常压将铁粉加入铜盐水溶液或主要污染物为铜离子的工业废水中，铁粉加入完毕后继续搅拌至少15 min，然后静置沉淀，当悬浮在水中的粒子完全沉淀后排出上清液，对所得固体粒子用去离子水或自来水洗涤去除其表面的盐类杂质，即获铁铜双金属粒子，将所得铁铜双金属粒子干燥或将所得铁铜双金属粒子保存在水中备用；所述铁粉的加入量以铁粉与铜盐水溶液或主要污染物为铜离子的工业废水中铜离子的质量比达到10:1～10:5为限。

铁铜双金属粒子的制备方法中，铁粉的平均粒径为0.1～2.0 mm。

铁铜双金属粒子的制备方法中，铜盐水溶液或主要污染物为铜离子的工业废水中铜离子的浓度至少为10 mg/L。

铁铜双金属粒子的制备方法中，铜盐水溶液以硫酸铜、亚硫酸铜或氯化铜为溶质，以自来水或去离子水为溶剂配制而成。

所制备的铁铜双金属粒子可保存在自来水或去离子水中备用，或干燥后备用；所述铁铜双金属粒子的干燥在氮气保护下进行，干燥温度40～100 ℃，干燥时间以去除铁铜双金属粒子表面的水分为限，或所述铁铜双金属粒子的干燥在室温下真空干燥，干燥时间以去除铁铜双金属粒子表面的水分为限。

本发明所述方法中，所述铁铜双金属粒子的平均粒径为0.12～2.2 mm。

本发明所述方法中，所述铁铜双金属粒子的添加量为每升微电解反应器有效容积添加20～50 g。

本发明所述方法中，所述机械搅拌的速度以能使反应器内的铁铜双金属粒子呈流化状态为限。

本发明所述方法中，所述待处理废水的pH值控制在5.0~10.0、温度为自然温度。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明所述方法使用铁铜双金属粒子处理废水，铁和铜接触紧密、接触面积大，极大地增加了铁铜之间电偶腐蚀的形成数量，提高了废水的处理效率。