一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于废水处理技术领域，设及一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法， 特别是设及一种纳米铁为催化剂的高氯酸盐废水催化还原快速预处理方法。
【背景技术】
[0002] 高氯酸盐是一种能够对染色体和生殖细胞（特别是精子）的形成产生毒性作用并 能够降低人体甲状腺功能的无机污染物。高氯酸锭是常用的氧化剂和高能组分，有些工业 废水中的高氯酸锭浓度高达l〇〇(K)ppm。由于高氯酸盐在水溶液中呈现化学惰性，当浓度含 量小于10%时，与大多数还原性离子不发生反应，常规的处理技术如混凝，过滤、活性炭吸 附、还原剂离子等均不能有效去除，因此高氯酸锭属于难处理的废水，而且吸附技术还存在 二次污染的问题，生物技术存在处理周期长的问题。 W03] 高氯酸盐废水催化还原技术属无毒化处理技术，采用零价铁催化分解 中低浓度（lppm-100卵m)的高氯酸锭废水已有研究，Moore等巧nviron Sci Technol，2003, 37(14) :3189-3198.)利用铁降解0.1 mmol/L高氯酸盐废水，处理时间高达 336h。Seok-Young OhdeQournal of 化zardous Materials, 2006, 129:304-307)利用微 波高溫加热降解〇.5mmol/L高氯酸盐废水，但其所需的处理溫度高（200°C)。彭银仙（江 苏科技大学学报，2010, 24化）：601-618)等针对纳米铁存在易团聚的现象，W廉价无害的簇 甲基纤维素为稳定剂，用同步修饰法制备CMC-零价纳米铁（CMC-Fe)微粒，应用处理20mg/ L的高氯酸盐废水，降解效率和反应速率均有所提高，但其CMC-Fe微粒制备技术复杂。
【发明内容】
[0004] 针对上述现有技术状况，本发明的目的在于，提供一种高效、快速和简便的高氯酸 盐废水催化还原快速处理方法。
[0005] 现将本发明构思及技术解决方案叙述如下：
[0006] 根据高氯酸锭单独采用催化分解或还原分解效率均不高的情况，本发明的基本构 思是，利用纳米铁在酸性介质中反应并释放氨气的作用，实现对高氯酸盐废水的还原催化 分解，其作用机理见下面反应式：
[0007] 化巧H+= Fe 2++?
[0008]
[0009] 最终反应产物是氯离子和水，不存在二次污染。
[0010] 根据上述思想，本发明提供一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在 于：
[0011] 包括W下步骤：
[0012] 步骤1 :用无机酸将高氯酸锭废水溶液的酸度调整为酸性；所述的高氯酸锭废水 浓度应在20ppm-2000ppm范围内；所述的调整酸性后的高氯酸锭废水溶液的抑值控制在 0. 5~4之间；
[0013] 步骤2 :投加纳米金属铁催化剂，控制反应溫度；所述的反应溫度控制在60°C~ 95 °C ；
[0014] 步骤3 :投加纳米金属铁催化剂后，振荡或机械揽拌下进行反应，其间不断添加无 机酸W维持反应的酸度；得到最终的反应产物氯离子和水。
[0015] 本发明进一步提供一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在于：所述 的投加纳米金属铁催化剂的质量百分数为3%~5%。
[0016] 本发明进一步提供一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在于：所述 的反应时间为1. 5~3. 5小时；所述的揽拌速度为100~150转/分。
[0017] 本发明进一步提供一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在于：所述 的无机酸为市售盐酸；调整废水酸性的滴加量为0. 02~0. 1毫升/升废水。
[001引本发明同现有技术相比优势在于：采用本发明优化工艺只需2小时就可W使高氯 酸盐废水的去除率达到80% W上，3小时高氯酸盐废水的去除率达到94%。不仅可W避免 二次污染，而且实施操作简便、快速且效率高。
【附图说明】
[0019] 图1 :80°C和抑=2条件下，不同反应时间高氯酸根的去除率
[0020] 图2 :反应过程调节酸度对高氯酸根的去除率影响
[0021] 具体实施方法
[0022] W下通过实施例对本发明高氯酸盐废水催化还原快速处理方法和效果进行进一 步说明，但并不因此而限制本发明。
[0023] 实施例1 :不同高氯酸盐废水浓度下的催化还原
[0024] 分别用盐酸将浓度C = 20ppm、20化pm、2000ppm高氯酸锭废水溶液的酸度调整为 pH = 2,在IOOmL模拟废水中投加质量百分数为3%的纳米金属铁催化剂，在80°C下振荡反 应，高氯酸根反应转化为氯离子，不同时间高氯酸根的去除率见附图1，可W看出采用纳米 铁催化还原法对浓度在20ppm W上的高氯酸锭废水降解是有效的。
[00对实施例2 :调节反应过程的酸度对比实验
[00%] 分别用盐酸将浓度C = 2000ppm高氯酸锭废水溶液两份，分别将酸度调整为pH = 2,在IOOmL模拟废水中投加质量百分数为3%纳米金属铁催化剂，在80°C下振荡反应，其中 之一反应过程每半小时补加盐酸至抑=2,不同时间高氯酸根的去除率见附图2,可W看出 通过对反应过程中酸度的调节，可进一步提高催化还原氯酸锭废水的效率。
[0027] 实施例3 :2000ppm废水催化还原正交实验
[0028] 用盐酸将IOOmL浓度为2000ppm高氯酸锭废水溶液的pH调整到2. 0,在模拟废水 中投加一定量的纳米金属铁催化剂，其间不断添加盐酸W维持反应的酸度，在一定溫度下 振荡反应3小时，9个反应中纳米金属铁催化剂投加量、反应溫度和反应时间见表1的正交 试验因素水平表，反应2小时和3小时时高氯酸根的去除率见表2。优化工艺只需2小时高 氯酸盐废水的去除率就可W达到80% W上，3小时高氯酸盐废水的去除率可达94%。
[0029] 表1正交试验因素水平表
[0030]
[0031] 表2. 9正交试验的试验方案和试验结果
【主权项】
1. 一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在于：采用纳米铁作催化剂的高 氯酸铵废水中高氯酸根离子快速还原处理，包括以下步骤： 步骤1 :用无机酸将高氯酸铵废水溶液的酸度调整为酸性；所述的高氯酸铵废水浓度 应在20ppm-2000ppm范围内；所述的调整酸性后的高氯酸铵废水溶液的pH值控制在0. 5~ 4之间； 步骤2 :投加纳米金属铁催化剂，控制反应温度；所述的反应温度控制在60°C~95°C; 步骤3 :投加纳米金属铁催化剂后，振荡或机械搅拌下进行反应，其间不断添加无机酸 以维持反应的酸度；得到最终的反应产物氯离子和水。2. 根据权利要求1所述的一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在于：所 述的投加纳米金属铁催化剂的质量百分数为3%~5%。3. 根据权利要求1所述的一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在于：所 述的反应时间为1. 5~3. 5小时；所述的搅拌速度为100~150转/分。4. 根据权利要求1所述的一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法，其特征在于：所 述的无机酸为市售盐酸；调整废水酸性的滴加量为0.02~0.1毫升/升废水。
【专利摘要】本发明涉及一种高氯酸盐废水催化还原快速处理方法。其特征在于，采用纳米铁作催化剂的高氯酸铵废水中高氯酸根离子快速还原处理，步骤如下：用无机酸将高氯酸铵废水溶液的酸度调整为酸性，投加纳米金属铁催化剂，反应温度控制在60～95℃，其间不断添加无机酸以维持反应的酸度，振荡或机械搅拌下进行反应。本发明同现有技术相比优势在于：采用本发明优化工艺只需2小时高氯酸盐废水的去除率就可以达到80％以上，3小时高氯酸盐废水的去除率可达94％。不仅可以避免二次污染，而且实施操作简便、快速且效率高。
【IPC分类】C02F1/70, C02F1/58, C02F101/12
【公开号】CN105293672
【申请号】CN201510019065
【发明人】刘祥萱, 王煊军, 黄丹
【申请人】中国人民解放军第二炮兵工程大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年1月14日