本發(fā)明屬于廢水處理
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體來說，是一種利用超聲波加零價鐵活化過硫酸鹽處理廢水中有機(jī)污染物的方法。
背景技術(shù)：
：在最近十幾年，基于硫酸根自由基的高級氧化技術(shù)一直被認(rèn)為是有機(jī)廢水的一種有效治理技術(shù)，從過硫酸鹽活化中產(chǎn)生的硫酸根自由基(SO4·-)的氧化還原電位為2.6V，接近于羥基自由基(HO·)的2.8V，因此，它的氧化性很強(qiáng)，理論上能降解大多數(shù)有機(jī)污染物；另外，過硫酸鹽能被多種方式活化，比如超聲、加熱、光解和過渡金屬。在各種可以活化的過渡金屬中，亞鐵離子一直被廣泛應(yīng)用于活化過硫酸鹽，鐵離子來源相對廉價，并且活化效率較高，不過，用鐵離子活化過硫酸鹽也有在pH>5時會產(chǎn)生氫氧化物沉淀，鐵離子不可再生等問題，然而，零價鐵可以很好地解決這些問題，超聲波作為一種活化方法同樣也能促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基，并且，超聲波能有效加強(qiáng)單質(zhì)鐵和水之間的腐蝕作用，一方面，微射流以超聲產(chǎn)生的空化泡破裂的形式?jīng)_擊零價鐵的表面，加強(qiáng)了鐵表面的腐蝕，它也能導(dǎo)致鐵單質(zhì)粒徑的減小，從而增大反應(yīng)面積；另一方面，空化泡破裂的沖擊波能在零價鐵顆粒表面產(chǎn)生微小湍流從而促進(jìn)多相腐蝕反應(yīng)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于廢水處理的過硫酸鹽活化方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種用于廢水處理的過硫酸鹽活化方法，其具體步驟為：先將模擬廢水通入超聲波發(fā)生裝置內(nèi)，然后將鐵粉和過硫酸鉀投加至反應(yīng)容器內(nèi)，同時開啟超聲和攪拌器，S2O82-在超聲波和零價鐵的協(xié)同作用下主要產(chǎn)生SO4·-和HO·(如方程(1)-(6)所示)，污染物在超聲波熱解，自由基氧化作用下反應(yīng)后完成降解。Fe0→Fe2++2e-(1)Fe0+S2O82-→Fe2++SO42-(2)Fe2++S2O82-→SO4·-+SO42-+Fe3+(3)S2O82-+)))(超聲波)→2SO4·-(4)所述的過硫酸鹽的投加方式為一次性投加或分批次投加。所述的過硫酸鹽為單過硫酸鹽或過硫酸鹽，所述單過硫酸鹽為單過硫酸鉀、單過硫酸鈉或單過硫酸銨中的一種或幾種的混合物，所述過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸鈉或過硫酸銨中的一種或幾種的混合物。所述的零價鐵為納米鐵、常規(guī)鐵、還原鐵、廢棄鐵中的一種或幾種的混合物。所述的超聲波發(fā)生裝置形態(tài)為槽式、探頭式、杯式、流動型中的一種或幾種的組合。所述的超聲波發(fā)生裝置的換能器類型為圓片式或夾心式；聚能器類型為半波聚能器或四分之一波長聚能器。所述的廢水通入方式為連續(xù)通入式或間歇加入式。所述的廢水處理時的初始pH值為2～11。所述的廢水中污染物為有機(jī)污染物。所述的廢水為飲用水、生活污水、工業(yè)廢水、地表水、地下水或再生水。本發(fā)明是利用零價鐵和超聲波協(xié)同作用活化過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基從而降解廢水中的污染物以達(dá)到廢水處理的作用。此活化方法中超聲波產(chǎn)生的湍流加速了固液相之間大量的電子轉(zhuǎn)移，并且，超聲波產(chǎn)生的微射流能不斷清洗零價鐵的表面，使鐵表面得到更新，使得固液相間的反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行，這樣就能產(chǎn)生大量的硫酸根自由基；空化還能局部產(chǎn)生H2O2，與Fe腐蝕產(chǎn)生的Fe2+組成Fenton體系，也能有效地降解廢水中的有機(jī)污染物。本發(fā)明的積極效果是：(1)本發(fā)明上述方法pH使用范圍寬，有效避免了堿性條件下零價鐵活化過硫酸鹽效率低下的缺點，因而，無論酸性還是堿性條件下該法都能有效地降解有機(jī)污染物。(2)本發(fā)明中過硫酸鹽穩(wěn)定性強(qiáng)、易溶解、可運輸、使用方便，零價鐵價格低廉但活化效率高，超聲波產(chǎn)生的空化泡本身不僅能熱解污染物，同時能清洗零價鐵表面產(chǎn)生的鈍化層，促進(jìn)零價鐵表面的更新，持續(xù)產(chǎn)生Fe2+活化過硫酸鹽，通過協(xié)同效應(yīng)提高有機(jī)物的降解率。具體實施方式以下提供本發(fā)明一種用于廢水處理的過硫酸鹽活化方法的具體實施方式。實施例1一種用于廢水處理的過硫酸鹽活化方法，具體操作步驟如下：(1)室溫下配置20mg/L的2,4,6-三氯酚(TCP)模擬廢水，調(diào)節(jié)pH為5.0，置于250mL反應(yīng)器內(nèi)，按濃度比K2S2O8:TCP＝20:1投加液體過硫酸鉀和0.05gFe0，混合均勻。(2)將反應(yīng)器置于電功率600W,工作頻率40KHz的超聲波發(fā)生裝置上，開啟超聲和攪拌器，反應(yīng)60min。其結(jié)果如表1所示，表1的結(jié)果表明本發(fā)明建立的超聲波加零價鐵活化過硫酸鹽的活化方法的寬適用性和高效性。表1本方法與單純零價鐵活化法在不同pH條件下降解率比較項目TCP降解率％pH值零價鐵/過硫酸鉀64％5.0本發(fā)明方法98％5.0零價鐵/過硫酸鉀21％9.0本發(fā)明方法76％9.0零價鐵/過硫酸鉀15％11.0本發(fā)明方法69％11.0實施例2一種用于廢水處理的過硫酸鹽活化方法，具體操作步驟如下：(1)室溫下配置20mg/L的2,4,6-三氯酚(TCP)模擬廢水，pH為6.0，置于250mL反應(yīng)器內(nèi)，按濃度比K2S2O8:TCP＝20:1投加液體過硫酸鉀和0.05gFe0，混合均勻。(2)將反應(yīng)器置于電功率600W,工作頻率40KHz的超聲波發(fā)生裝置上，開啟超聲和攪拌器，反應(yīng)20min。其結(jié)果如表2所示，表2的結(jié)果表明本發(fā)明建立的超聲波加零價鐵活化過硫酸鹽的活化方法的寬適用性和高效性。表2TCP在不同體系降解效果比較項目TCP降解率％pH值超聲波/零價鐵12％6.0超聲波/過硫酸鉀28％6.0零價鐵/過硫酸鉀63％6.0本發(fā)明方法93％6.0實施例3一種用于廢水處理的過硫酸鹽活化方法，具體操作步驟如下：(1)室溫下配置20mg/L的2,4,6-三氯酚(TCP)模擬廢水，pH為6.0，置于250mL反應(yīng)器內(nèi)，按濃度比K2S2O8:TCP＝20:1投加液體過硫酸鉀和0.05gFe0，混合均勻。(2)將反應(yīng)器置于電功率600W,工作頻率40KHz的探頭式超聲波發(fā)生裝置上，開啟超聲和攪拌器，反應(yīng)20min。其結(jié)果如表3所示，表3的結(jié)果表明不同超聲波發(fā)生器對本發(fā)明建立的超聲波加零價鐵活化過硫酸鹽的活化方法的不同影響。表3不同超聲波發(fā)生器降解效果比較項目槽式TCP降解率％探頭式TCP降解率％超聲波/零價鐵12％21％超聲波/過硫酸鉀28％42％本發(fā)明方法93％98％實施例4一種用于廢水處理的過硫酸鹽活化方法，具體操作步驟如下：(1)室溫下配置20mg/L的對氯硝基苯模擬廢水，pH為6.0，置于250mL反應(yīng)器內(nèi)，按濃度比K2S2O8:TCP＝20:1投加液體過硫酸鉀和0.05gFe0，混合均勻。(2)將反應(yīng)器置于電功率600W,工作頻率40KHz的超聲波發(fā)生裝置上，開啟超聲和攪拌器，反應(yīng)20min。其結(jié)果如表4所示，表4的結(jié)果表明本發(fā)明建立的超聲波加零價鐵活化過硫酸鹽的活化方法的寬適用性和高效性。表4對氯硝基苯在不同體系降解效果比較項目對氯硝基苯降解率％pH值超聲波/過硫酸鉀24％6.0零價鐵/過硫酸鉀75％6.0本發(fā)明方法99％6.0當(dāng)前第1頁1 2 3