[发明专利]一种可见光响应的均相光芬顿处理有机废水的方法

说明书

本发明涉及一种可见光响应的均相光芬顿处理有机废水的方法，首先将含有有机污染物的有机废水加入到光芬顿反应器中，然后加入P25，搅拌均匀；将三价铁溶液加入到光芬顿反应器中，调pH 3～4，然后搅拌15‑35min；三价铁与有机污染物摩尔比范围为1:0.1～1:50；最后往光芬顿反应器中加入过氧化氢，过氧化氢与三价铁的初始摩尔比为10:1～500:1，在搅拌作用以及太阳光或可见光的照射下，进行P25介导的光芬顿降解反应，将有机污染物降解。本发明方法能在太阳光或可见光下进行，并有效的降低芬顿试剂的用量，能够在极少量类芬顿试剂存在下获得很高的有机物降解率。

技术领域

本发明涉及一种可见光响应的均相光芬顿处理有机废水的方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

在有机废水的生物处理过程中通常有一些顽固有机污染物(例如，双酚A，邻苯二甲酸二甲酯，环境内分泌干扰物等)较难降解，而高级氧化技术则是利用强氧化性的自由基(主要是·OH自由基)来降解各种有机污染物，对顽固型的有机污染物都具有较强的去除能力。在众多的高级氧化技术中，均相光芬顿和光类芬顿技术(统称为光芬顿)得到了广泛关注，尤其在处理生物难降解的有机污染废水领域。光芬顿相比其它高级氧化技术，在有机物矿化(降解为二氧化碳和水)方面具有较明显的优势，这是由于芬顿反应产物三价铁(Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+·OH，k＝53M^-1s^-1)可以借助光途径还原回二价铁(Fe(OH)²⁺+hν→Fe²⁺+·OH)，其可继续参与芬顿反应过程，因此光芬顿技术中二价铁的消耗量较没有光参与的传统芬顿反应少。尽管如此，光芬顿技术的应用瓶颈仍与其高成本有关，主要体现在三方面：

第一，芬顿试剂的高消耗。一方面，光芬顿的效率与投加的(类)芬顿试剂的量紧密相关，铁的剂量决定了光芬顿的速率，而过氧化氢的剂量决定了反应进行的程度，即能够提供的自由基的程度，从而决定了有机物的矿化程度和矿化能力。据文献报道，光芬顿降解一种马拉息昂(杀虫剂的一种)有机物过程中，[马拉息昂]:[H₂O₂]以及[H₂O₂]:[Fe(II)]最佳比例为1:100和40:1。可见，在实际处理过程中，当有机污染物浓度较高时，过氧化氢和铁的消耗是巨大的。但另一方面，尽管投加足量的类芬顿试剂是保证处理效果的必备条件，但铁和过氧化氢量越多同时自身也会耗费一部分羟基自由基(Fe²⁺+·OH→Fe³⁺+OH^-，·OH+H₂O₂→H₂O+HO₂·)，造成了芬顿试剂的不可避免的无效耗费。综上，为保证处理效率和处理效果，芬顿试剂必须足够多，同时必须承担芬顿试剂在反应过程中的无效消耗。

第二，光源能耗问题。由于Fe(OH)²⁺(三价铁在pH3.5水中主要的存在形态也是最具有光化学活性的三价铁氢氧化物形态)在可见光范围的吸光能力很低，因此光芬顿技术在可见光区对二价铁的再生成能力有限，而利用紫外光等人工光源尽管可以提高反应效率，但势必增加了建设成本和持续电耗投入。

第三，光芬顿反应的最佳pH值在酸性条件下，因此反应前的酸化和反应后的中和也是增加成本的因素之一。

如能解决以上任何一点限制性问题，都有助于推进光芬顿技术在污水处理领域的应用前景，节约成本。