[发明专利]强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，尤其是涉及一种强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法。

背景技术

根据标准电极电位E^θ(Fe³⁺/Fe²⁺)＝0.771V，可以知道Fe²⁺有一定的还原作用，Fe²⁺可以还原Cr(VI)、Mn(IV)等过渡金属的高价离子，但是还原硝基苯类和卤代芳香化合物等结构复杂有机物的性能很差。亚铁与氢氧根的结合能够显著改善亚铁的还原，中国专利“一种绿绣的制备方法”(CN 101259970A)公开了一种Fe(II)和Fe(III)与氢氧根共沉淀形成绿绣的方法；绿绣是一种具有LDH(Layered doubled hydroxide，LDH)结构的含有Fe(II)和Fe(III)的混合物，它一般是铁氧化腐蚀中间产物或者是在厌氧土壤和沉积物中以沉淀物的形式存在，实验证明绿锈具有很强的吸附性和还原能力，能够将氯代烃还原脱氯(ErbsM，Hansen H C B，Olsen C E.Reductive dechlorination of carbon tetrachloride using iron(II)iron(III)hydroxide sulfate(green rust)[J].Environ.Sci.Technol.1999，33(2)：307-311)，将硝基苯还原为苯胺等，亚铁的结构形态转变导致其还原能力的转变。绿锈是三价铁和亚铁混合物，含有较多的三价态铁，用于还原污染物时三价铁不具有还原作用，影响了还原性能。中国专利“一种用硫酸亚铁或者氯化亚铁废液处理印染废水的方法”(CN1296920A)公开了一种有效处理印染废水的方法：FeCl₂废液和5％CuSO₄加入到印染废水中，再加入活性炭辅料一起搅拌混合调节混合液pH在4～5.5；Cu²⁺的强烈极化作用和辅料的凝聚作用增强处理效果；该专利要求反应条件在酸性条件下，不利于发挥亚铁的还原作用。另外，印染废水一般偏碱性需要投加大量硫酸，反应后还需要投加碱将pH调回中性，而且需要投加活性炭和炭黑等辅料成分，工艺复杂。中国专利“多羟基结构态亚铁化合物的制备及用于废水还原预处理”(CN102060334A)制备的纯亚铁的羟基化合物，具有较强的还原性能，能够使染料还原脱色，能够用于印染废水还原预处理，但是实验研究显示多羟基亚铁还原卤代芳香化合物时的速率很慢，几乎不能使其脱卤，从而限制了其应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种强化亚铁羟基化合物用于废水中污染物的还原处理，主要技术原理是通过添加铜离子作为催化剂，抗坏血酸作为保护剂，十六烷基三甲基溴化铵作为分散剂，起到催化FHC还原的作用，增强FHC的还原性能和应用能力，强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

强化多羟基亚铁化合物处理废水的方法，使用亚铁盐水溶液，通过控制体系的pH，确定不同的[Fe(II)]∶[OH^-]摩尔比，使亚铁与羟基结合，全部转化为结构态亚铁，形成具有强还原性能的多羟基结构态亚铁络合物(Ferrous Hydroxy Complex，FHC)，并投加抗坏血酸，保护FHC的结构特性，以防止Fe(II)被氧化为Fe(II)；再通过向体系加入一定浓度的二价铜离子作为催化剂，Cu(II)被FHC还原为微纳米颗粒的新生态Cu⁰附着于FHC表面，形成Cu/FHC体系，该体系强化了FHC的还原性能，形成具有很强还原能力的亚铁类还原剂，并通过投加分散剂使FHC形成颗粒更均匀、比表面积更大的纳米颗粒体系。通过还原处理2，5-二溴苯胺模拟废水和印染废水，评价铜离子强化FHC的还原性能，并优化工艺条件，形成废水还原预处理新工艺方法，具体包括以下步骤：

(1)废水处理剂的制备

a、将亚铁盐溶解于抗坏血酸(Vc)水溶液中；

b、加入3％质量浓度的十六烷基三甲基溴化铵无氧水溶液作为分散剂；

c、向上述溶液中逐渐滴加无氧碱性溶液，边滴加边搅拌，通过控制亚铁离子和氢氧根的摩尔比，处理得到结构态亚铁沉淀物；

d、向上述溶液中加入铜盐水溶液，边滴加边搅拌，通过控制铜离子的加入量得到优良的废水处理剂——强化多羟基亚铁化合物；

(2)废水处理

a、将废水加入到反应器中，调节废水的pH为6～10；