[发明专利]微波协同磁性类芬顿催化剂处理染料废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，特别是涉及一种微波协同磁性类芬顿催化剂处理染料废水的方法。

背景技术

染料在生产、使用和降解过程中会产生大量的染料废水。染料成分复杂，染料及染料中间体通常难以自然降解去除，会严重污染环境，也在一定程度上威胁着人类的身体健康。染料废水具有“高浓度、高色度、高pH值、难降解、多变化”的特点，成为难处理的工业废水之一。

利用芬顿高级氧化体系可以使有机污染物有效分解、甚至彻底矿化转化成无害的无机物（如二氧化碳和水等），符合“绿色氧化”的理念。微波辐射可提高芬顿试剂降解有机污染物的反应速率和去除率，并可降低反应活化能。微波具有很强的穿透作用，加热反应物分子更快速、均匀，可以缩短反应时间，节省能源，提高反应转化率。因此，将微波引入芬顿反应，对于利用芬顿反应高级氧化技术处理废水，提高其处理效率具有显著的意义。

目前，国内外已有微波催化芬顿法氧化处理有机废水的研究报道。Sivalingam研究表明，微波辐射可提高芬顿试剂降解有机污染物的反应速率和去除率，并可降低反应活化能。Horikoshi将微波与芬顿技术相结合用于处理难降解有机废水。但是，这些技术的最大弊端是，所用芬顿试剂不能利用微波的“热点效应”，即快速局部加热能力，耗能严重；此外，这些技术中的芬顿试剂不易回收，甚至产生铁泥二次污染物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波协同磁性类芬顿催化剂处理染料废水的方法。即在微波反应器中，通过对磁性类芬顿催化剂用量、双氧水用量等关键因素的动态调控得到较高的脱色率。

本发明的技术思路是，将高强度微波辐射聚焦到磁性吸波型的固体类芬顿催化剂——纳米MgFe₂O₄表面上，由于催化剂点位与微波能的强烈相互作用，微波能被转变成热量，从而使某些表面点位选择性地被很快加热至很高温度，进而导致反应器中的有机物与受激发的表面中心接触发生反应，从而达到降解染料，脱色染料废水的目的。

本发明所述的微波协同磁性类芬顿催化剂处理染料废水的方法，通过下列步骤实现：

将磁性类芬顿试剂——纳米MgFe₂O₄与待处理的染料废水混合均匀，纳米MgFe₂O₄与待处理的染料废水的质量比为3:1000-5:1000，然后加入质量比浓度为30%的双氧水，质量比浓度为30%的双氧水与纳米MgFe₂O₄的质量比为1:1-6:1，在功率为800W的微波处理装置中辐照10分钟。

上述方法中，进一步优化的方案是，纳米MgFe₂O₄与待处理的染料废水的质量比为5:1000，质量比浓度为30%的双氧水与纳米MgFe₂O₄的质量比为1:1。

本发明方法通过微波的热效应和非热效应增强磁性类芬顿试剂和双氧水的反应性能，降低能耗，在较短的时间内实现高的脱色处理效果。主要通过控制类芬顿催化剂和双氧水的用量得到理想的脱色率。

本发明的优点是，通过磁性类芬顿试剂的强烈吸波作用，微波在催化剂固体表面形成热点，加速催化降解反应，降低能耗；适用于现有的染料废水，如酸性染料，活性染料，还原染料、阳离子染料等；处理前不需要调节废水pH值；磁性类芬顿催化剂可以通过磁场回收。

具体实施方式

实施例1：

在谐振腔式微波反应器中处理含有还原蓝RSN的染料废水。废水中的还原染料浓度为200mg/L，磁性类芬顿催化剂纳米MgFe₂O₄与待处理废水的质量比为3:1000，质量比浓度为30%的双氧水与纳米MgFe₂O₄的质量比为6:1，微波功率为800W，辐照时间为10分钟。催化剂通过磁场分离回收，达到固液分离。经测定，脱色率为81.6%。

实施例2：

在谐振腔式微波反应器中处理含有还原蓝RSN的染料废水。废水中的还原染料浓度为200mg/L，磁性类芬顿催化剂纳米MgFe₂O₄与待处理废水的质量比为4:1000，质量比浓度为30%的双氧水与纳米MgFe₂O₄的质量比为5:1，微波功率为800W，辐照时间为10分钟。催化剂通过磁场分离回收，达到固液分离。经测定，脱色率为97.7%。