[发明专利]一种光辅助电石渣硅铁催化降解有机染料废水的方法

说明书

本发明涉及水处理技术领域和固废处理技术领域，具体涉及了一种光辅助电石渣硅铁催化降解有机染料废水的方法，包括以下步骤：电石渣硅铁的分离及预处理：将干法电石渣经处理后得到具有磁性特征的硅铁颗粒，然后将其研磨至20‑100μm，得到硅铁粉；有机染料废水的处理：首先调节有机染料废水的pH至3‑9，然后向其加入过硫酸盐和步骤(1)得到的硅铁粉并辅以光照辐射，搅拌反应至溶液澄清即可实现废水中有机染料的降解。本发明所用的硅铁材料来源于干法电石渣，实现了尾渣资源的再利用，顺应了“以废治废”的理念，能够高效处理有机染料废水，并且工艺流程简单。此外该体系能够适应呈酸性、碱性以及偏中性的废水环境，即pH适应范围广。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域和固废处理技术领域，具体涉及了一种光辅助电石渣硅铁催化降解有机染料废水的方法。

背景技术

近年来，随着印染、纺织、涂料等化工行业的迅速发展，我国染料的年生产量正逐步攀升。然而大约有10％-20％的染料会在生产及使用过程中以废水的形式排出，若大量未经处理的染料废水直接排放到水体，则会对生态环境造成严重危害。由于大多数有机染料均具有色度高及化学性质稳定的特点，其废水的直接排放会长时间影响水体生物的生长。较高浓度的染料废水还有着较强的生物毒性，排放到水体中会污染整个水域生态系统，从而对人类及其它生物的健康构成巨大威胁。

当前工业上处理染料废水常用的方法包括吸附法、絮凝沉淀法、高级氧化法、生物法等等。其中高级氧化技术因其处理效率高、工艺简单、适用范围广等优点在近些年来受到了广泛关注，尤其是基于过硫酸盐的高级氧化技术取得了较大的研究进展。这类技术最初是利用均相的金属离子活化过硫酸盐以产生强氧化性的硫酸根自由基(·SO₄ˉ)及羟基自由基(·OH)，从而降解水中的大分子有机污染物。由于这种均相体系的药剂消耗量较大且容易产生二次污染，非均相的金属活化剂逐渐被开发利用。目前最常用的非均相活化剂为零价铁及其它铁基化合物，尽管它们具有活性强、低毒性及易分离回收的优势，但依然存在着催化稳定性较差、铁溶出率高的问题，在一定程度上限制了铁基材料在水处理领域中的应用与发展。

电石渣是工业上生产乙炔气时产生的固体废渣，其主要成分为氢氧化钙，此外还含有少量硅铁物质，其含量约为1％-3％。目前干法电石渣的处理方法主要是应用于生产水泥等建筑材料，但在该应用途径中，硅铁颗粒并没有起到较大作用，反而会对水泥的生产造成不利影响，最终导致硅铁资源的浪费。因此电石渣硅铁的分离及高值化应用是固废处理领域的一项重要课题。

硅铁作为一种具有还原性的铁基材料，理论上有着成为高级氧化技术中金属催化剂的可行性。综上所述，若能提供一种方法将电石渣硅铁运用到基于过硫酸盐的高级氧化技术中，则对于电石废渣的处置以及染料废水的处理均具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光辅助电石渣硅铁催化降解有机染料废水的方法，该方法同时实现了电石渣硅铁的利用以及染料废水的高效处理，此外还具有工艺简单，pH适应范围广，催化效果稳定，铁溶出程度低及易回收利用的优点。

本发明的工作原理为：在硅铁/过硫酸盐体系中，由于硅铁颗粒具有还原性，其表面会被过硫酸盐缓慢氧化而释放少量亚铁离子，从而活化过硫酸根或过硫酸氢根离子产生自由基，此外光照辐射自身也能起到活化过硫酸盐的作用。因此在本方法中，过硫酸盐能够受到硅铁颗粒及外加光照的共同活化作用而持续产生大量的·SO₄ˉ和·OH自由基，最终实现水中有机染料的高效脱色及去除。

本发明实现目的所采用的方案是：一种光辅助电石渣硅铁催化降解有机染料废水的方法，包括以下步骤：

(1)电石渣硅铁的分离及预处理：将干法电石渣经处理后得到具有磁性特征的硅铁颗粒，然后将其研磨至20-100μm，得到硅铁粉；

(2)有机染料废水的处理：首先调节有机染料废水的pH至3-9，然后向其加入过硫酸盐和步骤(1)得到的硅铁粉并辅以光照辐射，搅拌反应至溶液澄清即可实现废水中有机染料的降解。