微波加热强化近临界水氧化处理含铬有机废水的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微波加热强化近临界水氧化降解处理含重金属的有机废水并获得超细粒子的方法，属于污水处理与资源化技术领域。
【背景技术】
[0002]随着社会经济的快速发展，工业生产的规模不断加大，废水的排放量也随之增多。在电镀、印染与皮革处理等生产过程中，排放的废水里不仅含有有机污染物质，通常还含有重金属。对于这些含有重金属的有机废水，传统的处理方法很难达到排放标准。特别是重金属排放之后，不仅会污染地表水和地下水，而且在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，直接或间接地危害人体健康。因此对含重金属有机废水的处理是亟待解决的重要问题。
[0003]超(近)临界水氧化技术是一种新型、高效的有机废水处理方法，在处理有毒、有害、难降解工业废水时具有独特的优势。美国国家关键技术所列的六大领域之一“能源与环境”报告中指出，最有前途的处理技术就是超临界水氧化技术。超(近)临界水氧化技术适用性强、效率高、彻底、过程封闭性好、不形成二次污染，处理后的废水可直接循环利用。利用超(近)临界水氧化处理含重金属的有机废水，当有机物快速氧化破坏的同时，在尚温尚压的水中，重金属将以氧化物或单质的形式快速析出，并形成极细粉体，可实现重金属高附加值的资源化利用。
[0004]超临界水氢键大大减弱而几乎变成非极性溶剂，从而使得盐类在超临界水中不溶解，水中存在的成盐元素就会导致大多数材料的强烈腐蚀。此外，由于水的临界温度和压力都较高，这些不利因素也阻碍了超临界水的实际应用。相对于超临界水来说，近临界水既具有超临界水的某些特点，又具有自身的优势。首先是其作为溶剂，介电常数介于常态水和超临界水之间，对非极性的有机物也具有较好的溶解性。其次是近临界水本身对材料的腐蚀性比超临界水要小得多，而且近临界水条件相对温和，可有效地缓解超临界水的安全隐患。
[0005]不过由于近临界水相对温和，氧化处理速率较慢及氧化不彻底，因此需要外场作用加以改善。微波是频率大约在300MHz?300GHz范围内的电磁波，相比于传统的加热方式，微波技术在促进化学反应进程和反应速度以及产物的选择性方面等具有独特的优势。在此加热条件下，除了热效应外，微波场频率变化会导致反应物分子通过运动或转动产生转矩达到动态平衡状态，造成分子运动在微观上有一定取向，提高有效碰撞几率，从而加快化学反应速率、提高反应收率和选择性。因此，采用微波加热可以强化近临界水氧化过程。
[0006]制革工业废水含有重金属铬，是一种致癌、致敏物质，可以通过水等进入人体，严重危害人类健康。本专利采用微波加热强化近临界水氧化含铬制革有机废水，在快速氧化降解有机污染物的同时得到铬的超细粒子，实现良好的社会与经济效益。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种用微波加热强化近临界水氧化处理制革工业含铬有机废水的方法。其特征在于具有如下的过程和步骤: a，将一定量的制革工业含铬有机废水与过量的双氧水混合，两者的体积比3:1 ;双氧水的质量浓度为30% ;
b，将上述混合液放入微波反应釜中，反应温度为180~220°C，反应时间为0.5~2h，微波频率为300?1000MHz ;电功率为1.2~2Kw ;使充分利用微波加热近临界水以氧化含铬有机废水；反应后经抽滤得固体物，得到三氧化二铬氧化物超细粒子，粒径为500nm~2 μπι。
【附图说明】
[0008]图1为反应后固体样品的XRD图，其特征峰表明固体物质为三氧化二铬。
[0009]图2为实例I反应后固体样品的SEM图。
[0010]图3为实例2反应后固体样品的SEM图。
[0011 ] 图4为实例3反应后固体样品的SEM图。
[0012]图5为实例4反应后固体样品的SEM图。
【具体实施方式】
[0013]现将本发明的具体实施例叙述于后。
[0014]实施例一
含铬制革工业废水取自上海新华皮革厂未处理的废水，其COD含量为1530mg/L，铬含量为85mg/L。将240ml制革工厂废水与80ml过量双氧水一起加入到微波反应釜中，将反应温度和时间分别设定为180°C、2h。反应结束后待反应釜自然冷却至室温，将反应液进行减压抽滤。抽滤所得的固体样品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固体样品进行SEM测试，颗粒大小为1.5 μπι左右。滤液进行COD的测定，测定得到处理后水样的COD值为60.lmg/Lo
[0015]实施例二
含铬制革工业废水取自上海新华皮革厂未处理的废水，其COD含量为1530mg/L，铬含量为85mg/L。将240ml制革工厂废水与80ml过量双氧水一起加入到微波反应釜中，将反应温度和时间分别设定为200°C、lh。反应结束后待反应釜自然冷却至室温，将反应液进行减压抽滤。抽滤所得的固体样品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固体样品进行SEM测试，颗粒大小为Iym左右。滤液进行COD的测定，测定得到处理后水样的COD值为60.7mg/L0
[0016]实施例三
含铬制革工业废水取自上海新华皮革厂未处理的废水，其COD含量为1530mg/L，铬含量为85mg/L。将240ml制革工厂废水与80ml过量双氧水一起加入到微波反应釜中，将反应温度和时间分别设定为200°C、1.5h。反应结束后待反应釜自然冷却至室温，将反应液进行减压抽滤。抽滤所得的固体样品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固体样品进行SEM测试，颗粒大小为900nm左右。滤液进行COD的测定，测定得到处理后水样的COD值为51.6mg/L。
[0017]实施例四
含铬制革工业废水取自上海新华皮革厂未处理的废水，其COD含量为1530mg/L，铬含量为85mg/L。将240ml制革工厂废水与80ml过量双氧水一起加入到微波反应釜中，将反应温度和时间分别设定为220°C、lh。反应结束后待反应釜自然冷却至室温，将反应液进行减压抽滤。抽滤所得的固体样品放入70°C的烘箱中干燥24h，干燥好的固体样品进行SEM测试，颗粒大小为800nm左右。滤液进行COD的测定，测定得到处理后水样的COD值为49.6mg/L0
【主权项】
1.一种微波加热强化近临界水氧化处理含铬有机废水的方法，其特征在于具有如下的过程和步骤: a，将一定量的制革工业含铬有机废水与过量的双氧水混合，两者的体积比3:1 ;双氧水的质量浓度为30% ; b，将上述混合液放入微波反应釜中，反应温度为180~220°C，反应时间为0.5~2h，微波频率为300?1000MHz ;电功率为1.2~2Kw ;使充分利用微波加热近临界水以氧化含铬有机废水；反应后经抽滤得固体物，得到三氧化二铬氧化物超细粒子，粒径为500nm~2 μπι。
【专利摘要】本发明涉及一种微波加热强化近临界水氧化处理制革工业含铬有机废水的方法，属于污水处理与资源化技术领域。超（近）临界水氧化是一种高效绿色的难降解有机污染物的高级氧化处理新技术。本发明通过微波加热强化氧化处理过程。将含铬制革工业废水及过量双氧水加入微波釜中反应，以双氧水在120℃以上快速分解产生氧气作为氧化剂，反应温度180～220℃、反应时间0.5～2h，氧化反应后得固体三氧化二铬，其颗粒粒径为500nm～2μm；本发明中的COD去除率在95%以上。
【IPC分类】C02F103/24, C01G37/033, C02F1/72, C02F101/30
【公开号】CN105129961
【申请号】CN201510590136
【发明人】陈晋阳, 丁巳芫, 邹米华, 王英迪, 杨玄宇, 张超
【申请人】上海大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月17日