[发明专利]一种膨润土协同芬顿反应处理有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术，尤其涉及膨润土协同芬顿反应处理有机废水的方法。

背景技术

芬顿（Fenton）试剂一般是指Fe^2 +和H₂O₂构成的氧化体系，由法国科学家H. J. H. Fenton于1894年发明，是一种不需要高温高压，而且设备简单的化学氧化水处理技术。早期芬顿试剂主要应用于有机分析化学和有机合成反应，1964年，Eisenhouser首次将芬顿反应作为废水处理的技术运用，并在苯酚及烷基苯废水处理实验中获得成功。传统的芬顿反应会造成铁离子流失，为解决这个问题，逐步发展起非均相芬顿反应，该反应体系通常是将催化性能最强的铁离子负载到不同的载体上，在保持其催化活性同时获得固-液分离能力、避免二次污染。但该负载过程复杂，需要将铁通过一系列的步骤，比如先合成聚会铁，再将铁负载到某材料表面，经过过滤、烘干和研磨之后，才可以利用。非均相芬顿反应体系具有反应效率高、有效pH范围宽广以及催化剂可再生利用等优势，是一项极具发展潜力的新型高级氧化工艺。目前，多相芬顿催化剂的载体主要有活性炭、沸石分子筛、粘土等三类。

膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物组成的粘土岩，是应用最为广泛的非金属矿产之一。蒙脱石的结构特征为一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝（镁）氧（氢氧）八面体组成，属于2:1型的三层粘土矿物。晶层间的距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层层叠在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒，在膨润土层间有可以交换的阳离子。

膨润土是一种常见的铁载体，利用其阳离子交换性，将聚合铁阳离子交换到膨润土层间，该过程复杂，所消耗的水电能耗高，目前尚未用于大规模的废水处理中。

发明内容

本发明为克服现有膨润土利用以及芬顿反应作为废水处理的不足，提供了一种膨润土协同芬顿反应处理有机废水的方法，用该方法可以解决现有芬顿反应中铁离子流失，对废水pH要求较高的的问题。

本发明采用的技术方案是：在传统的芬顿反应体系中加入被粉碎成50~100目的膨润土原土，膨润土原土的重量（kg）为芬顿反应中铁离子物质的量（mol）的3~6倍，同时加入少量的KCl，KCl的物质的量（mol）为膨润土原土重量（kg）的万分之4~8，搅拌反应2~3h即可。该过程是利用膨润土的阳离子交换作用，在芬顿反应中加入膨润土，将铁离子和所加入的钾离子交换到膨润土层间，同时交换进去的钾离子可以促进膨润土对有机物的吸附，从而提高铁的降解效率。

本发明的有益效果是：

（1）将膨润土加入的芬顿反应中，一是可以避免均相芬顿反应铁离子流失和铁离子污染的问题，二是可以解决非均相芬顿反应中合成催化剂繁琐的工艺问题，还可以保持均相芬顿反应的反应速度。

（2）将钾离子加入，可促进膨润土对有机污染物的吸附，促进催化作用。

（3）该过程简单，能耗低，反应结束后膨润土可以重复使用。

下面通过3个实施例进一步说明本发明：

实施例1

在金橙II废水中加入H₂O₂和FeCl₂，H₂O₂浓度为4 mg/L，Fe²⁺浓度为H₂O₂浓度的十分之一（摩尔比），再向其中加入粉碎为100目的膨润土原土，膨润土原土的重量（kg）为该废水中所含铁离子物质的量（mol）6倍，比如，所含铁离子为1mol，则加入膨润土原土为6kg。同时，加入少量KCl，KCl的物质的量（mol）为膨润土原土重量（kg）的万分之8，搅拌反应3h，测定废水中的有机物和残余铁离子的浓度，有机废水的COD去除率为95.6%，废水中残留的铁离子浓度为3.1mg/L，符合铁排放要求。

对于同样的废水，加入同样多量的H₂O₂和FeCl₂，不加入膨润土原土和KCl，在同样的反应时间里，有机物的COD去除率为73.2%，铁离子保持同样的浓度。

实施例2