CN110697863A - 一种含苯酚废水的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含苯酚废水的处理方法，包括如下步骤：(1)配制Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，调节pH＝5‑10，得悬浮液a；(2)配制浓度过硫酸钾水溶液，调节pH＝5‑10，得溶液b；(3)取苯酚的浓度范围在0.05g/L‑0.6g/L的含苯酚废水，调节pH＝5‑10，得溶液c；(4)将悬浮液a、溶液b和溶液c混匀，在100‑200rpm、室温下避光反应，过滤，得到滤液和滤渣。本发明的方法可以选择性氧化苯酚，且过程中生成了聚苯醚物质，被降解的苯酚与Cu2(NO3)(OH)3一起被过滤出来，形成废渣。聚苯醚可用于制得各种功能性设备和材料，既处理了污水，又可以实现污染物的再次利用。

Description

一种含苯酚废水的处理方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，涉及一种含苯酚废水的处理方法。
背景技术
水污染问题一直是人类社会经济发展过程中关心的问题，如何有效地降解水中持久性难降解有机污染物是我们所关心的环境问题。苯酚是一种重要的原材料，被广泛的应用于农药、炼油工业、炼焦工业、石油工业、木材干馏厂、木材防腐厂、木材纤维厂、油漆、塑料和造纸工业等行业。含酚废水对人、畜、农作物都能造成危害，它能使人的神经、肾、肝等受损，长期饮用被酚污染的水源会导致慢性中毒，出现头痛、头晕、失眠、耳鸣、白血球下降、贫血及记忆衰退等症状，苯酚还有致突变和致癌作用。
对于苯酚的去除人们已经有提出了很多有效的方法。最常用的方法是AOPs方法，此方法在反应过程中会产生具有强氧化性的·OH和·OOH从而引发一系列的自由基链式反应，可将有机污染物降解矿化为CO2和H2O。根据氧化剂和催化剂条件的不同，传统的AOPs方法可以分为芬顿氧化法，臭氧氧化法化，光催化氧化法和电化学氧化法等。在芬顿(Fe2+/H2O2)反应中产生的·OH可以有效的将难降解有机污染物矿化为CO2和H2O，然而此方法存在一些缺陷：反应对pH要求较高，要求在酸性(pH 2.0-4.0)条件下进行；在反应过程中会形成大量的Fe(III)污泥；过量的使用H2O2和Fe(II)盐增加了反应的成本，限制了此方法的广泛应用。近年来，基于过硫酸盐(PS)的高级氧化技术(AOPs)逐渐受到了人们的关注。随后人们发现过渡金属活化PS可以以提高氧化效率，但是简单的过度金属活化PS的活性较低且稳定，生成SO4·-的过程较慢，因此我们发现改变活化金属，合成复合催化剂，使被活化后的PS可以产生活性更强的SO4·-自由基，与·OH相比较，SO4·-具有更高的稳定性，对污染物选择性低且pH范围广泛，可以氧化不饱和键、芳香类污染物和水体中的氨氮类物质。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种含苯酚废水的处理方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种含苯酚废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)配制浓度为2g/L-5g/L的Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，调节pH＝5-10，得悬浮液a；
(2)配制浓度为1g/L-3g/L的过硫酸钾水溶液，调节pH＝5-10，得溶液b；
(1)取苯酚的浓度范围在0.05g/L-0.6g/L的含苯酚废水，调节pH＝5-10，得溶液c；
(4)按体积比为(0.5-2)：(0.5-2)：1的比例，将悬浮液a、溶液b和溶液c混匀，在100-200rpm、室温下避光反应，过滤，得到滤液和滤渣。
所述Cu2(NO3)(OH)3用下述方法制成：
(1)分别称取4.8g Cu(NO3)2·3H2O和0.8g的NH4NO3，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中；
(2)量取60ml无水乙醇，搅拌下加入到所述反应釜中，搅拌30min，密封后转移到烘箱，150℃条件下反应48h，冷却后离心分离，用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次后放入烘箱，80℃真空干燥8h；
(3)研磨，放入干燥器中备用。
悬浮液a、溶液b和溶液c混合时的pH值保持相同。
Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液的浓度为3g/L。
步骤(2)过硫酸钾水溶液的浓度为3g/L。
悬浮液a、溶液b和溶液c的体积比为1：1：1。
本发明的优点：
本发明的方法可以选择性氧化苯酚，且过程中生成了聚苯醚物质，被降解的苯酚反应后的与Cu2(NO3)(OH)3一起被过滤出来，形成废渣。聚苯醚可用于制得各种功能性设备和材料，既处理了污水，又可以实现污染物的再次利用。
附图说明
图1为不同pH条件下苯酚降解效果图；
图2为不同实施例下苯酚降解效果图；
图3为Cu2(NO3)(OH)3重复利用，催化性能效果图；
图4为Cu2(NO3)(OH)3的FTIR分析；
图5为Cu2(NO3)(OH)3的XRD分析；
图6为反应产物聚苯醚的SSNMR表征分析。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
Cu2(NO3)(OH)3的制备：
(1)分别称取4.8g Cu(NO3)2·3H2O和0.8gNH4NO3复，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中；
(2)量取60ml无水乙醇，搅拌下加入到反应釜中，磁力搅拌30min，密封后转移到烘箱，150℃条件下反应48h，冷却后离心分离，用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次后放入烘箱，80℃真空干燥8h；
(3)研磨，放入干燥器中备用。。
固体红外分析：将合成的Cu2(NO3)(OH)3用足量的盐酸或EDTA溶解后得到剩余的不溶解固体，干燥后在红外光谱仪上进行测试分析，见图4。
固体XRD分析：将合成的的固体Cu2(NO3)(OH)3用足量的盐酸或EDTA溶解后得到剩余的不溶解固体，干燥后在XRD谱仪上进行测试分析，见图5。
实施例2
一种含苯酚废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)配制浓度为2g/L的Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，调节pH＝5，得悬浮液a；
(2)配制浓度为2g/L的过硫酸钾水溶液，调节pH＝5，得溶液b；
(3)取苯酚的浓度在0.2g/L的含苯酚废水，调节pH＝5，得溶液c；
(4)按体积比为0.5：0.5：1的比例，将悬浮液a、溶液b和溶液c混匀，在100rpm、室温下避光反应4小时，过滤，得到滤液和滤渣。
苯酚的降解如图2所示。4h基本反应达到平衡，降解率为89％。
Cu2(NO3)(OH)3重复性测定：在原反应的基础上，将第一次反应后离心得到的固体催化剂Cu2(NO3)(OH)3用水和乙醇清洗干净后用于下一次反应，重复多次利用，见图3。
SSNMR表征分析：将反应后的滤渣用足量的盐酸或EDTA溶解后得到剩余的不溶解固体，干燥后在将产物进行固体核磁表征，见图6。
实施例3
一种含苯酚废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)配制浓度为3g/L的Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，调节pH＝8，得悬浮液a；
(2)配制浓度为3g/L的过硫酸钾水溶液，调节pH＝8，得溶液b；
(3)取苯酚的浓度为0.3g/L的含苯酚废水，调节pH＝8，得溶液c；
(4)按体积比为1：1：1的比例将悬浮液a、溶液b和溶液c中，混匀，在150rpm、室温下避光反应4小时，过滤，得到滤液和滤渣。
苯酚的降解如图2所示。4h基本反应达到平衡，降解率为100％。
实施例4
一种含苯酚废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)配制浓度为5g/L的Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，调节pH＝10，得悬浮液a；
(2)配制浓度为1g/L的过硫酸钾水溶液，调节pH＝10，得溶液b；
(3)取苯酚的浓度在0.6g/L的含苯酚废水，调节pH＝10，得溶液c；
(4)按体积比为1：1：1的比例，将悬浮液a、溶液b和溶液c混匀，在200rpm、室温下避光反应4小时，过滤，得到滤液和滤渣。
苯酚的降解如图2所示。4h基本反应达到平衡，降解率为87％。
实施例5
一种含苯酚废水的处理方法，包括如下步骤：
(1)配制浓度为5g/L的Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，调节pH＝8，得悬浮液a；
(2)配制浓度为1g/L的过硫酸钾水溶液，调节pH＝8，得溶液b；
(3)取苯酚的浓度在0.05g/L的含苯酚废水，调节pH＝8，得溶液c；
(4)按体积比为2：2：1的比例，将悬浮液a、溶液b和溶液c混匀，在150rpm、室温下避光反应4小时，过滤，得到滤液和滤渣。
苯酚的降解如图2所示。4h基本反应达到平衡，降解率为97％。
实施例6
一种含苯酚废水的处理方法，包括如下步骤：
配制7份浓度为3g/L的Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，分别调节pH＝5.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0和12.0，得到悬浮液a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7；
配制7份浓度为3g/L的过硫酸钾水溶液，分别调节pH＝5.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0和12.0，得到得溶液b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7；
配制7份苯酚浓度0.3g/L的含苯酚废水，分别调节pH＝5.0、7.0、8.0、9.0、10.0、11.0和12.0，得到溶液c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7；
(2)按体积比为1：1：1的比例，将悬浮液a(分别为1-7)、溶液b(分别为1-7)和溶液c(分别为1-7)混匀，在150rpm、25℃避光条件下进行，反应，过滤，得到滤液和滤渣。
苯酚的降解如图1所示。
苯酚检测：具体检测方法参考国标法4-氨基安替比林法检测苯酚，可得到苯酚浓度。反应开始后，每小时从反应体系中取样进行紫外分光光光度法检测，通过浓度的降低来判断苯酚的消耗量，可推测反应是否对苯酚进行了选择性氧化。

Claims (6)

1.一种含苯酚废水的处理方法，其特征是包括如下步骤：
(1)配制浓度为2g/L-5g/L的Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液，调节pH＝5-10，得悬浮液a；
(2)配制浓度为1g/L-3g/L的过硫酸钾水溶液，调节pH＝5-10，得溶液b；
(3)取苯酚的浓度范围在0.05g/L-0.6g/L的含苯酚废水，调节pH＝5-10，得溶液c；
(4)按体积比为(0.5-2)：(0.5-2)：1的比例，将悬浮液a、溶液b和溶液c混匀，在100-200rpm、室温下避光反应，过滤，得到滤液和滤渣。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述Cu2(NO3)(OH)3用下述方法制成：
(1)分别称取4.8g Cu(NO3)2·3H2O和0.8g的NH4NO3，置于聚四氟乙烯内衬的反应釜中；
(2)量取60ml无水乙醇，搅拌下加入到所述反应釜中，磁力搅拌30min，密封后转移到烘箱，150℃条件下反应48h，冷却后离心分离，用去离子水和无水乙醇分别洗涤三次后放入烘箱，80℃真空干燥8h；
(3)研磨，放入干燥器中备用。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是所述悬浮液a、溶液b和溶液c混合时的pH值保持相同。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是所述步骤(1)Cu2(NO3)(OH)3的水悬浮液的浓度为3g/L。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是步骤(2)过硫酸钾水溶液的浓度为3g/L。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是所述悬浮液a、溶液b和溶液c的体积比为1:1:1。
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