一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高均相UV?Fenton体系降解水中有机污染物效率的方法，在均相UV?Fenton体系中加入新型调控试剂乙酸盐，通过选择溶液体系中乙酸根和铁离子的浓度比例，可以调控体系亚铁离子的光解生成速率达到最优值，从而提高体系降解有机污染物的效率。采用该方法，可以有效提高均相UV?Fenton体系处理有机废水的效率，缩短处理时间，降低处理成本。
【专利说明】
一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的 方法
技术领域
[0001] 本发明涉及用一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的方法，该 方法用于高效处理有机废水，属于废水处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 难降解有机废水的处理一直以来都备受关注。均相UV-Fenton体系能产生氧化能 力极强的羟基自由基，具有氧化降解效率高、产物无污染等优点，是难降解有机废水处理的 理想技术。
[0003] 为降低废水处理后体系中剩余铁离子的处理处置成本，以低浓度铁离子作为基础 的均相UV-Fenton技术得到发展，但其催化降解有机污染物的效率却有待提高。国内外众多 学者开展了均相UV-Fenton体系的增效研究，以求利用低浓度的铁离子催化剂来达到高效 氧化降解有机污染物的目的。
[0004] 目前，针对均相UV-Fenton体系，国内外研究较多的增效试剂是草酸盐、丙二酸盐、 柠檬酸三盐和乙二胺四乙酸盐等几类，而将乙酸盐作为均相UV-Fenton体系增效试剂的研 究迄今未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的提供一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的方 法，使用该方法可以有效提高均相UV-Fenton体系降解有机污染物的效率，从而达到缩短处 理时间、降低处理成本的效果。
[0006] 为实现以上目的，本发明提供了一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染 物效率的方法，在均相UV-Fenton体系中加入新型调控试剂乙酸盐，通过选择溶液体系中乙 酸根和铁离子的浓度比例，可以调控体系亚铁离子的光解生成速率达到最优值，从而达到 提高降解有机污染物效率的目的。
[0007] 具体方案是将有机废水初始pH值调为3.0，水温为30~50°C，加入乙酸盐和硫酸铁 搅拌溶解（乙酸根浓度范围可根据实际情况调整，乙酸根:铁离子摩尔浓度为1:8~16:8)， 而后加入过氧化氢并打开置于反应器/池中央的紫外灯。增效的均相UV-Fenton体系能快速 降解水中的有机污染物。
[0008] 本发明的操作方式以序批式间歇反应为主。
[0009] 本发明提供了一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的方法，应 用于实际工业废水处理有以下优点（1)氧化效果极强，处理时间短；（2)产物为二氧化碳和 水，无污染，符合绿色化学和可持续发展理念；（3)乙酸钠比较常见，安全，成本低廉，有利于 降低废水处理成本；（4)乙酸盐对于均相UV-Fenton增效效果强于草酸盐和其它大部分调节 剂，是一种新型高效调节剂。
[0010] 在处理难降解有机废水时，可直接用此法进行氧化处理，也可和其它废水处理法 合用，以取得最佳效果，具体情况具体分析。例如，可以和生化法连用，先用增效均相uv- Fenton法，经处理后废水可生化性大幅提高，再使用生物法进行处理，直至完全矿化;再例 如，处理酸化废水以便于调节废水pH值，再用增效均相UV-Fenton法处理废水中的难降解基 团，而后用沉淀法、膜处理法、普通化学氧化法进行处理，废水处理效果会大大增加。
[0011]本发明还阐述了增效剂对均相UV-Fenton体系的增效原理。应用乙酸盐其增效原 理在于：（1)首先，铁离子与溶液中的乙酸根进行配位反应，形成弱稳定性的络合物；（2)该 络合物在紫外光下光解还原产生亚铁离子，其量子产率高于铁离子;（3)亚铁离子与过氧化 氢反应产生羟基自由基；（4)羟基自由基高效降解水中有机污染物使之矿化。乙酸盐增效原 理的关键在于其与铁离子络合物光解产生亚铁离子的速率合适，不会因为亚铁离子生成速 率过高而引发亚铁离子还原消耗羟基自由基的副反应。
【具体实施方式】 [0012] 实施例1: 具体应用时措施如下，在光化学反应器中心(或反应池中央)设置石英套管，内置紫外 灯管，石英套管和光化学反应器(反应池中央)之间的中间区域为反应降解区，反应区下部 设置搅拌装置。初始pH值为3.0，水温为30°C，6W-30W紫外灯管(254 nm)置于反应器/池中央 石英套管中作为光源。反应区加入硫酸铁和过氧化氢构建均相UV-Fenton体系，加入不同浓 度乙酸钠作为增效试剂，乙酸钠浓度范围可根据实际情况调整（乙酸根与铁离子摩尔比为 1:8到16:8 )，具体比值由实际情况而定。
[0013]比较实施例H: 在圆柱光化学反应器中心设置一根石英套管，内置紫外灯管，下方设置磁力搅拌，中间 层为反应降解区。本实验设定铁离子浓度为0. lmmol/L，偶氮染料金橙Π 浓度为0.2 mmol/ L，过氧化氢浓度为10 mmol/L，以6W紫外灯(254nm)作为光源构建基本的均相UV-Fenton体 系。增效试剂乙酸钠浓度由0变化到0.2 mmol/L。实验结果如表1所示。当乙酸根与铁离子摩 尔比为1时，染料金橙II的降解速度常数能从无增效试剂的0.42411^1^提高到0 . δθΙπ?ιΓ1， 染料金橙II的降解速率能提高32.3%。表明乙酸钠是均相UV-Fenton体系的高效增效试剂。 本发明特征为加入乙酸钠为调控剂，且调控范围内的最佳投加量乙酸根和铁离子摩尔比为 1〇
[0014] 表1乙酸根与铁离子比例对均相UV-Fenton降解染料金橙II速率常数的影响
比较实施例1-2: 在圆柱光化学反应器中心设置一根石英套管，内置紫外灯管，下方设置磁力搅拌，中间 层为反应降解区。本实验设定铁离子浓度为0. lmmol/L，偶氮染料金橙Π 浓度为0.2 mmol/ L，过氧化氢浓度为10 mmol/L，以6W紫外灯作为光源构建基本的均相UV-Fenton体系。增效 试剂乙酸钠、草酸钠、丙二酸钠、柠檬酸三钠、乙二胺四乙酸二钠浓度为0.1 mmol/L。实验结 果如表2所示。五种增效试剂中，乙酸钠能明显促进均相UV-Fenton体系降解染料的速度，表 明乙酸钠是均相UV-Fenton体系的高效增效试剂。
[0015]表2不同增效试剂对均相UV-Fenton降解染料金橙II速率常数的影响
实施例2: 在圆柱光化学反应器中心设置一根石英套管，内置紫外灯管，下方设置磁力搅拌，中间 层为反应降解区。本实验设定铁离子浓度为0. lmmol/L，偶氮染料金橙Π 浓度为0.2 mmol/ L，过氧化氢浓度为10 mmol/L，以6W紫外灯作为光源构建基本的均相UV-Fenton体系。增效 试剂乙酸钠、乙酸铵和乙酸钾的浓度为0.1 mmol/L。三种增效均相UV-Fenton体系中，染料 金橙II的降解速度常数分别为0.561min-\〇. 503min-1和0.494min-1，均高于无增效试剂均 相UV-Fenton体系降解染料金橙II的速度常数(0.424111^1)。表明不同的乙酸盐均能增效均 相UV-Fenton体系的降解能力，其中乙酸钠是均相UV-Fenton体系的最佳增效试剂。
【主权项】
1. 一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的方法，具体步骤如下:将有 机废水初始pH值调为3.0,水温为30~50°C，加入乙酸盐和硫酸铁搅拌溶解，而后加入过氧 化氢并打开置于反应器/池中央的紫外灯;增效的均相UV-Fenton体系能快速降解水中的有 机污染物。2. 权利要求1所述的一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的方法，其 特征在于，在均相UV-Fenton体系中加入乙酸盐为调控剂，乙酸盐可以是乙酸钠、乙酸钾和 乙酸铵中的一种。3. 根据要求1所述的一种提高均相UV-Fenton体系降解水中有机污染物效率的方法，其 特征在于，在均相UV-Fenton体系中加入乙酸盐为调控剂，乙酸盐浓度范围可根据实际情况 调整，乙酸根:铁离子摩尔比例控制在1:8~16:8范围。
【文档编号】C02F1/72GK105836871SQ201610295148
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】陈建新, 王琳, 徐淑英
【申请人】南昌大学