[发明专利]一种酸化膨润土促进芬顿反应处理有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术，尤其一种涉及酸化膨润土促进芬顿反应处理有机废水的方法。

背景技术

芬顿（Fenton）试剂一般是指Fe^2 +和H₂O₂构成的氧化体系，由法国科学家H. J. H. Fenton于1894年发明，是一种不需要高温高压，而且设备简单的化学氧化水处理技术。早期芬顿试剂主要应用于有机分析化学和有机合成反应，1964年，Eisenhouser首次将芬顿反应作为废水处理的技术运用，并在苯酚及烷基苯废水处理实验中获得成功。传统的芬顿反应会造成铁离子流失，为解决这个问题，逐步发展起非均相芬顿反应，该反应体系通常是将催化性能最强的铁离子负载到不同的载体上，在保持其催化活性同时获得固-液分离能力、避免二次污染。但该负载过程复杂，需要将铁通过一系列的步骤，比如先合成聚会铁，再将铁负载到某材料表面，经过过滤、烘干和研磨之后，才可以利用。非均相芬顿反应体系具有反应效率高、有效pH范围宽广以及催化剂可再生利用等优势，是一项极具发展潜力的新型高级氧化工艺。目前，多相芬顿催化剂的载体主要有活性炭、沸石分子筛、粘土等三类。

芬顿催化剂在降解污染物中存在的缺陷：如溶液pH 的限制、铁污泥的处理以及催化剂的分离，特别的是pH的限制，芬顿反应必须在酸性条件下才可以进行，在一般中性条件下很难进行。该限制严重阻碍了芬顿反应在实际废水中的应用，因为在大量的待处理废水中调剂pH需要很大量的酸，并且在处理之后还要投加大量的碱以保持处理后的废水中性排放。

膨润土是一种以蒙脱石为主要矿物组成的粘土岩，是应用最为广泛的非金属矿产之一。蒙脱石的结构特征为一种含水的层状铝硅酸盐矿物，由两个硅氧四面体中间夹一个铝（镁）氧（氢氧）八面体组成，属于2:1型的三层粘土矿物。晶层间的距离为0.96～2.14nm，这些纳米片层层叠在一起，形成几百纳米到几微米的粘土颗粒，在膨润土层间有可以交换的阳离子。

膨润土是一种常见的铁载体，利用其阳离子交换性，将聚合铁阳离子交换到膨润土层间，该过程复杂，所消耗的水电能耗高，目前尚未用于大规模的废水处理中。

活性白土是用粘土（主要是膨润土）为原料，经无机酸化处理，再经水漂洗、干燥制成的吸附剂，外观为乳白色粉末，无臭，无味，无毒，吸附性能很强，主要用作吸附剂。

发明内容

本发明为克服现有技术的不足，提供了一种酸化膨润土促进芬顿反应处理有机废水的方法，用该方法可以解决现有芬顿反应中铁离子流失，对废水pH要求较高的问题。

本发明采用的技术方案是：在未调节pH至酸性的传统芬顿反应体系中加入被粉碎为50~100目的酸化膨润土，酸化膨润土的重量为芬顿反应中铁离子物质的量的4~10倍，搅拌反应2~3h即可，该过程是利用酸化膨润土的酸性及其阳离子交换作用，将芬顿反应吸附到酸化膨润土表面进行，并促进反应。

本发明的有益效果是：

（1）将酸化膨润土加入的芬顿反应中，一来可以避免均相芬顿反应铁离子流失和铁离子污染的问题，膨润土会将铁离子吸附到膨润土层间，易于分离；二来可以解决芬顿反应中pH必须在酸性条件下反应的问题，省去酸调节pH至酸性条件和反应后再调节pH至中性这些繁琐的步骤，省时、操作简单还可以减少操作费用。

（2）该过程简单，能耗低，反应结束后膨润土可以重复使用。

下面通过3个实施例进一步说明本发明：

实施例1

在金橙II废水中加入H₂O₂和FeCl₂，H₂O₂浓度为4 mg/L，Fe²⁺浓度为H₂O₂浓度的十分之一（摩尔比），体系pH保持在6.5，向其中加入粉碎为100目的酸化膨润土，膨润土原土的重量（kg）为该废水中所含铁离子物质的量（mol）10倍，比如，所含铁离子为1mol，则加入膨润土原土为10kg，搅拌反应3h，测定废水中的有机物和残余铁离子的浓度，有机废水的COD去除率为96.2%，废水中残留的铁离子浓度为3.5mg/L，符合铁排放要求。

对于同样的废水，加入同样多量的H₂O₂和FeCl₂，保持pH在6.5，不加入酸化膨润土，在同样的反应时间里，有机物的COD去除率为13.2%，铁离子保持同样的浓度。

实施例2