[发明专利]促进芬顿氧化的方法、促进芬顿氧化反应体系及应用

说明书

本发明公开了一种促进芬顿氧化的方法、促进芬顿氧化反应体系及应用。该方法包括在芬顿氧化体系中引入过渡金属单质、过渡金属合金或过渡金属化合物作为还原性中间桥架物质，将芬顿氧化体系中的三价铁离子还原为二价铁离子。应用本发明的技术方案，在芬顿氧化体系中引入过渡金属单质、过渡金属合金或过渡金属化合物作为还原性中间桥架物质，实现芬顿氧化体系中三价铁离子(Fe³⁺)向二价铁离子(Fe²+)的转化，使芬顿氧化体系中始终维持足够浓度的二价铁离子(Fe²⁺)，同时降低三价铁离子(Fe³⁺)浓度，阻止芬顿氧化反应中途停止，极大的提高了芬顿氧化体系的反应速度和效率。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种促进芬顿氧化的方法、促进芬顿氧化反应体系及应用。

背景技术

据统计，2017年全国废水排放总量777.4亿吨，其中工业废水排放量182.9亿吨，占废水排放总量的23.52％。工业废水中存在大量难处理工业废水，如石油化工、煤焦化工、印染、电镀及制药等工业废水对环境危害巨大，属于典型的难处理工业废水，亟需既高效又经济的废水处理集成技术，以实现超低排放和资源化。

焦化废水因其含有大量有毒有害、难降解的高浓度有机污染物，具有成分复杂，水质水量变化大，可生化性差等特点，导致出水难以达标，属于典型的难处理工业废水。据中国炼焦行业协会披露，目前，国内整体焦化行业焦炭总产能为5.6亿吨，焦化废水处理普遍采用生化结合深度处理工艺，现大部分企业执行《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)表2兼排标准，因一些地区要求零排放部分企业后端再通过膜系统处理实现部分回用，由此产生大量的膜浓缩水又成为新的污染处理难点。目前已实现应用的深度处理工艺，如芬顿氧化技术、臭氧催化氧化技术及电催化氧化技术等，因对COD等污染因子去除存在技术拐点，尚未达到《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)特别排放限制表3直排要求，更无超低排放工程案例及相关技术工艺内容。

发明内容

本发明旨在提供一种促进芬顿氧化的方法、促进芬顿氧化反应体系及应用，以提高芬顿氧化体系的反应速度和效率。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种促进芬顿氧化的方法。该方法包括在芬顿氧化体系中引入过渡金属单质、过渡金属合金或过渡金属化合物作为还原性中间桥架物质，将芬顿氧化体系中的三价铁离子还原为二价铁离子。

进一步地，芬顿氧化体系中亚铁离子和过氧化氢的加入量摩尔比为1:3～1:10(以污水CODcr＝300mg\L为例，硫酸亚铁的加量为0.88235×10-3mol\L至2.9411×10-3mol\L；过氧化氢加入量为8.8235×10-3mol\L至0.02941mol\L)；过渡金属单质、过渡金属合金或过渡金属化合物的消耗量为0.001g\L\h至0.1g\L\h。

进一步地，过渡金属单质或过渡金属合金为选自由钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜和锌组成的组中的一种或多种；优选的，过渡金属单质、过渡金属合金或过渡金属化合物为不溶于水的固态；优选的，过渡金属化合物为选自由二氧化钛、三氯化钛、四氯化钛、氧化钒、二氧化钒、五氧化二钒、氧化亚铬、二氧化铬、三氧化铬、三氧化二铬、一氧化锰、二氧化锰、三氧化二锰、四氧化三锰、氧化亚铁、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化钴、四氧化三钴、氧化镍、三氧化二镍、氧化亚铜、氧化铜、氧化锌和过氧化锌组成的组中的一种或多种。

进一步地，芬顿氧化体系是由过氧化氢和亚铁离子形成的具有强氧化性的混合液；过氧化氢和亚铁离子组合成为芬顿试剂。

根据本发明的另一方面，提供了一种促进芬顿氧化反应体系。该体系包括芬顿氧化体系和过渡金属单质、过渡金属合金或过渡金属化合物。

进一步地，芬顿氧化体系中亚铁离子和过氧化氢的加入量摩尔比为1:3～1:10；过渡金属单质、过渡金属合金或过渡金属化合物的消耗量为0.001g\L至0.1g\L。