CN109534481A - 一种含酚废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含酚废水的处理方法，包括以下步骤：在含酚废水中加入H2O2、Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理。本发明提出的一种含酚废水的处理方法，该方法降解废水中酚类物质具有反应时间短、处理效率高、操作简单、易于控制、无二次污染等优点。

Description

一种含酚废水的处理方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种含酚废水的处理方法。
背景技术
环境中的酚污染主要指酚类化合物对水体的污染，含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一，是环境中水污染的重要来源。在许多工业领域诸如煤气、焦化、炼油、冶金、机械制造、玻璃、石油化工、木材纤维、化学有机合成工业、塑料、医药、农药、油漆等工业排出的废水中均含有酚。酚类化合物属于毒性很强的有机污染物，大多数硝基酚有致突变的作用；酚的甲基衍生物不仅致畸，而且致癌。它们的毒性随着芳环上取代程度的增加而增大。这些废水若不经过处理，直接排放、灌溉农田则可污染大气、水、土壤和食品。
Fenton法因反应条件温和、设备简单、成本低廉、效率高，能产生氧化能力很强的羟基自由基(·OH)，几乎无选择性地氧化降解有机物，广泛应用于处理造纸、印染、焦化废水等有毒难降解的有机废水中。但均相Fenton法存在催化剂难以回收重复利用、易产生铁泥、H2O2利用率低等特点，制约了其在水处理中的实际应用。因此，需对传统均相Fenton法加以改进。
磁性纳米Fe3O4因其具有超顺磁性、热稳定性好、高反应活性、易于制备等特点，不仅保留了均相Fenton反应的优点，可以激发H2O2产生·OH，而且易于磁分离回收利用，铁离子流失少，在类Fenton催化剂研究中得到广泛关注。但纳米Fe3O4颗粒存在磁偶极之间相互作用，容易团聚，导致催化活性降低，影响H2O2降解酚类物质的效果。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种含酚废水的处理方法，该方法降解废水中酚类物质具有反应时间短、处理效率高、操作简单、易于控制、无二次污染等优点。
本发明提出的一种含酚废水的处理方法，包括以下步骤：在含酚废水中加入H2O2、Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理。
优选地，含酚废水、H2O2、Fe3O4/PANI复合材料之间的重量比为40-60:0.15-0.3:40-60；其中，H2O2的浓度为25-35wt％。
优选地，微波功率为70-210W，微波处理时间为4-6min。
优选地，Fe3O4/PANI复合材料按以下工艺进行制备：
S1、将纳米Fe3O4与乙醇水溶液混合，超声处理，然后加入十二烷基硫酸钠和苯胺，混合均匀后加入浓盐酸，搅拌，得到物料A；
S2、在物料A中加入过硫酸铵水溶液，搅拌，经过滤，清洗，干燥，研磨，得到Fe3O4/PANI复合材料。
优选地，Fe3O4/PANI复合材料制备过程中，纳米Fe3O4、乙醇水溶液、十二烷基硫酸钠、苯胺、浓盐酸、过硫酸铵水溶液之间的重量比为0.02-0.03:100-120:0.01-0.02:0.4-0.6:5-7:9-11；其中，乙醇水溶液的体积浓度为8-12％，浓盐酸的浓度为35-40wt％，过硫酸铵水溶液的浓度为6-8wt％。
优选地，S1中，超声功率为30-50kHz，超声处理时间为15-20min。
优选地，S1中，在室温下搅拌30-40min。
优选地，S2中，在室温下搅拌12-13h。
优选地，S2中，清洗具体为依次用水和乙醇洗涤，直至滤液澄清。
优选地，S2中，干燥温度为65-70℃，干燥时间为15-17h。
本发明中Fe3O4/PANI复合材料在其制备过程中，先将纳米Fe3O4在乙醇水溶液使用30-50kHz的超声功率超声一段时间，不仅使Fe3O4均匀的分散在体系溶液中，还有效增强Fe3O4活性，缩短后续搅拌时间，提高纳米Fe3O4与PANI的复合效果，得到的Fe3O4/PANI复合材料其兼具纳米Fe3O4和PANI二者的性能，有效解决纳米Fe3O4在溶液中团聚的现象，避免影响后续的酚类物质降解效果，且Fe2+不易溶出，不会造成二次污染，同时相较于单纯的纳米Fe3O4，其具有较多的吸附位点，可将水溶液中的酚类物质固定，有利于整个体系反应的进行，对酚类物质的去除效果更佳，同时Fe3O4/PANI复合材料具有良好的环境稳定性及吸波性能，在微波处理下提高了Fe3O4/PANI复合材料的催化活性，进一步激发H2O2产生·OH，增强H2O2体系降解酚类物质的效果。然后采用微波处理，一方面微波使体系局部温度提高，配合Fe3O4/PANI复合材料，有效促进H2O2分解产生·OH，加速污染物分子极化来实现与氧化剂(H2O2)的协同作用，显著增强本发明H2O2体系降解废水中酚类物质；另一方面微波产生的局部高温，也能对水中的酚类物质产生一定的热解作用。本发明提出的一种含酚废水的处理方法，该方法降解废水中酚类物质具有反应时间短、处理效率高、操作简单、易于控制、无二次污染等优点。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种含酚废水的处理方法，包括以下步骤：在含酚废水中加入H2O2、Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理。
其中，Fe3O4/PANI复合材料按以下工艺进行制备：
S1、将纳米Fe3O4与乙醇水溶液混合，超声处理，然后加入十二烷基硫酸钠和苯胺，混合均匀后加入浓盐酸，搅拌，得到物料A；
S2、在物料A中加入过硫酸铵水溶液，搅拌，经过滤，清洗，干燥，研磨，得到Fe3O4/PANI复合材料。
实施例2
本发明提出的一种含酚废水的处理方法，包括以下步骤：按重量份在40份含酚废水中加入0.15份浓度为25wt％的H2O2、40份Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理，其中，微波功率为70W，微波处理时间为6min。
其中，Fe3O4/PANI复合材料按以下工艺进行制备：
S1、按重量份将0.02份纳米Fe3O4与100份体积浓度为8％的乙醇水溶液混合，超声处理20min，然后加入0.01份十二烷基硫酸钠和0.4份苯胺，混合均匀后加入5份浓度为35wt％的浓盐酸，在室温下搅拌40min，得到物料A；
S2、在物料A中加入9份浓度为6wt％的过硫酸铵水溶液，在室温下搅拌13h，经过滤，再依次用水和乙醇洗涤，直至滤液澄清，然后在65℃干燥17h，研磨，得到Fe3O4/PANI复合材料。
实施例3
本发明提出的一种含酚废水的处理方法，包括以下步骤：按重量份在60份含酚废水中加入0.3份浓度为35wt％的H2O2、60份Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理，其中，微波功率为210W，微波处理时间为4min。
其中，Fe3O4/PANI复合材料按以下工艺进行制备：
S1、按重量份将0.03份纳米Fe3O4与120份体积浓度为12％的乙醇水溶液混合，超声处理15min，然后加入0.02份十二烷基硫酸钠和0.6份苯胺，混合均匀后加入7份浓度为40wt％的浓盐酸，在室温下搅拌30min，得到物料A；
S2、在物料A中加入11份浓度为8wt％的过硫酸铵水溶液，在室温下搅拌12h，经过滤，再依次用水和乙醇洗涤，直至滤液澄清，然后在70℃干燥15h，研磨，得到Fe3O4/PANI复合材料。
实施例4
本发明提出的一种含酚废水的处理方法，包括以下步骤：按重量份在50份含酚废水中加入0.2份浓度为30wt％的H2O2、50份Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理，其中，微波功率为150W，微波处理时间为5min。
其中，含酚废水选取10mg/L的双酚A(BPA)水溶液。
Fe3O4/PANI复合材料按以下工艺进行制备：
S1、按重量份将0.025份纳米Fe3O4与100份体积浓度为10％的乙醇水溶液混合，超声处理18min，然后加入0.01份十二烷基硫酸钠和0.5份苯胺，混合均匀后加入6份浓度为37wt％的浓盐酸，在室温下搅拌35min，得到物料A；
S2、在物料A中加入10.76份浓度为7wt％的过硫酸铵水溶液，在室温下搅拌12.5h，经过滤，再依次用水和乙醇洗涤，直至滤液澄清，然后在68℃干燥16h，研磨，得到Fe3O4/PANI复合材料。
实施例5
本发明提出的一种含酚废水的处理方法，包括以下步骤：按重量份在55份含酚废水中加入0.28份浓度为30wt％的H2O2、55份Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理，其中，微波功率为180W，微波处理时间为5.5min。
其中，Fe3O4/PANI复合材料按以下工艺进行制备：
S1、按重量份将0.028份纳米Fe3O4与115份体积浓度为11.5％的乙醇水溶液混合，超声处理16min，然后加入0.018份十二烷基硫酸钠和0.55份苯胺，混合均匀后加入6.5份浓度为36wt％的浓盐酸，在室温下搅拌38min，得到物料A；
S2、在物料A中加入10.5份浓度为6.5wt％的过硫酸铵水溶液，在室温下搅拌12.5h，经过滤，再依次用水和乙醇洗涤，直至滤液澄清，然后在68℃干燥15.5h，研磨，得到Fe3O4/PANI复合材料。
对比例
与实施例4中不同之处在于，将Fe3O4/PANI复合材料替换成纳米Fe3O4。
实验分析：
将实施例4与对比例中处理得到的含酚废水在设定时间内通过0.22μm滤头过滤取样，采用高效液相色谱法检测处理后含酚废水中BPA的浓度，其中，色谱柱条件：AgilentEclipsePlusC18柱(100mm×2.1mm，3.5μm)；流动相：甲醇-超纯水(80∶20，V/V)；流速：1.0mL/min；柱温：35℃；波长270nm。计算含酚废水中BPA的吸附去除率，发现采用实施例4与对比例中的处理方法对BPA的去除率分别为82.1％和56.3％。实验结果表明采用Fe3O4/PANI复合材料相较于纳米Fe3O4具有更好的降解酚类物质的效果。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含酚废水的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：在含酚废水中加入H2O2、Fe3O4/PANI复合材料，然后进行微波处理。
2.根据权利要求1所述含酚废水的处理方法，其特征在于，含酚废水、H2O2、Fe3O4/PANI复合材料之间的重量比为40-60:0.15-0.3:40-60；其中，H2O2的浓度为25-35wt％。
3.根据权利要求1或2所述含酚废水的处理方法，其特征在于，微波功率为70-210W，微波处理时间为4-6min。
4.根据权利要求1-3中任一项所述含酚废水的处理方法，其特征在于，Fe3O4/PANI复合材料按以下工艺进行制备：
S1、将纳米Fe3O4与乙醇水溶液混合，超声处理，然后加入十二烷基硫酸钠和苯胺，混合均匀后加入浓盐酸，搅拌，得到物料A；
S2、在物料A中加入过硫酸铵水溶液，搅拌，经过滤，清洗，干燥，研磨，得到Fe3O4/PANI复合材料。
5.根据权利要求1-4中任一项所述含酚废水的处理方法，其特征在于，Fe3O4/PANI复合材料制备过程中，纳米Fe3O4、乙醇水溶液、十二烷基硫酸钠、苯胺、浓盐酸、过硫酸铵水溶液之间的重量比为0.02-0.03:100-120:0.01-0.02:0.4-0.6:5-7:9-11；其中，乙醇水溶液的体积浓度为8-12％，浓盐酸的浓度为35-40wt％，过硫酸铵水溶液的浓度为6-8wt％。
6.根据权利要求1-5中任一项所述含酚废水的处理方法，其特征在于，S1中，超声功率为30-50kHz，超声处理时间为15-20min。
7.根据权利要求1-6中任一项所述含酚废水的处理方法，其特征在于，S1中，在室温下搅拌30-40min。
8.根据权利要求1-7中任一项所述含酚废水的处理方法，其特征在于，S2中，在室温下搅拌12-13h。
9.根据权利要求1-8中任一项所述含酚废水的处理方法，其特征在于，S2中，清洗具体为依次用水和乙醇洗涤，直至滤液澄清。
10.根据权利要求1-9中任一项所述含酚废水的处理方法，其特征在于，S2中，干燥温度为65-70℃，干燥时间为15-17h。
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