一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及工业废水的处理领域，特别是涉及一种聚乙烯醇废水的处理工艺。
【背景技术】
[0002] 聚乙烯醇是一种水溶性高分子化合物，广泛用于印染、聚乙烯醇纤维（维尼纶）的 生产以及食品、医药、木材加工、农业、高分子化工等领域中。聚乙烯醇废水具有较大的表面 活性，水体易产生泡沫且黏度上升，废水中的聚乙烯醇会促进水体沉积物中重金属的迀移 释放，加剧水质的恶化。因此聚乙烯醇废水是一种难降解工业废水。
[0003] 目前聚乙烯醇废水的处理方法主要有：生化法、吸附法、湿式催化氧化法、光催化 氧化法、Fenton氧化法、微波辐射法、臭氧氧化等方法。生化法处理设施占地面积大，处理费 用高，经济效益低。吸附法和光催化氧化法对降解低浓度的聚乙烯醇废水效果较好，但处理 组成复杂、当浊度高的废水时效果较差。而湿式催化氧化法的反应条件较苛刻，对反应设备 的要求较高。Fenton氧化法能较好的处理聚乙稀醇废水，但试剂的加药量大，经济成本高且 容易形成铁泥。微波辐射法和臭氧氧化法存在处理费用高、技术难度大或投资高等问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是针对目前聚乙烯醇废水预处理技 术存在的技术不足，提供一种高效、低成本、工艺技术简单、处理效果好的聚乙烯醇废水处 理工艺。使用该技术，废水中聚乙烯醇的去除率达90%以上，大部分的COD可以被去除。该预 处理技术为后续其他技术的联用提供条件。
[0005] 本发明的技术方案是这样实现的：
[0006] -种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，步骤如下，
[0007] 1)向聚乙烯醇废水中加入酸溶液调节其pH为2.0~6.0以减小H2O2的分解;所述酸 溶液为硫酸、盐酸或者硝酸，质量百分浓度为50~60%。
[0008] 2)向第一步调节pH值后的聚乙烯醇废水中加入过氧化氢溶液和催化剂，在搅拌条 件下降解聚乙烯醇废水，从而实现聚乙烯醇废水的处理;处理过程在常压进行，反应温度为 50~80°C ;其中，过氧化氢溶液质量浓度为20~40%，过氧化氢与聚乙烯醇质量比为1.5~ 30；
[0009] 所述催化剂由活性炭载体以及载体表面的活性组分构成。其中活性炭颗粒大小为 8~50目，活性组分为过渡金属及其氧化物，活性组分在催化剂中的含量(质量分率)为0.05 ~8%，所述过渡金属以铁或者铜为最佳。催化剂按催化剂在废水中浓度为0.5~2.5g/L进 行投加。
[0010] 第2)步搅拌速率为400~1000 rpm;反应时间为30~90min。
[0011] 本发明利用过渡金属及其氧化物在酸性条件下，催化过氧化氢分解产生羟基自由 基，利用羟基自由基的强氧化性降解废水中的有机物，同时耦合活性炭对聚乙烯醇的吸附， 实现聚乙烯醇废水的高效降解。与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0012] 1)本发明通过親合活性炭的吸附以及催化作用，利用类Fenton反应，提高废水中 聚乙稀醇的去除率。在特定用量范围内，反应经过60min后聚乙稀醇的去除率超过90%，C0D 去除率超过60 %。
[0013] 2)与普通的Fenton法降解聚乙稀醇的工艺相比，本发明属于非均相反应，无需向 体系中添加亚铁离子，催化剂的回收可以通过过滤完成，且无铁泥产生。
[0014] 3)催化剂采用非贵金属作为活性组分，活性炭作为载体，成本较低。
【具体实施方式】
[0015] 本发明过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理工艺，属于非均相催化氧化法。在 常压，一定反应温度下向聚乙烯醇废水中，加入酸溶液调节溶液PH后，向反应溶液中加入过 氧化氢溶液和固体催化剂，在搅拌条件下，经一定反应时间，实现聚乙烯醇废水的高效降 解。
[0016] 所述的反应温度为50~80°C;所述酸溶液为硫酸、盐酸或者硝酸，优选硫酸，其质 量百分浓度为50~60 % ;溶液pH值调节为2.0~6.0;过氧化氢的质量浓度为20~40%，加入 过氧化氢的量为过氧化氢/聚乙烯醇(质量比）为1.5~30。
[0017] 所述的催化剂以活性炭为载体，铁、铜等过渡金属及其氧化物中的一种或几种作 为活性组分，活性组分在催化剂中的含量(质量分率)为0.05~8%，催化剂的投加量为0.5 ~2.5g/L(催化剂质量和废水体积之比）。
[0018] 第2)步搅拌速率为400~1000 rpm;反应时间为30~90min。
[0019]其中废水中聚乙烯醇的测定可以采用分光光度法。在硼酸存在的情况下，聚乙烯 醇与碘反应生成稳定的蓝绿色化合物，在690nm处测定其吸光度，即可计算出PVA的含量。具 体操作如下：
[0020] 取适量废水置于50mL比色管中，加蒸馏水稀释至25mL左右，再加入硼酸15mL、碘液 3mL后定容至50mL，在20°C条件下于690nm处测定其吸光度，根据PVA标准曲线计算废水中 PVA的浓度。
[0021] PVA 标准曲线为：C = 30.864 X Abs-0.045，R2 = 0.9996。
[0022] PVA的去除率按下式计算：
[0024] 式中，Xpva为PVA去除率，％ ;Ct为任意时亥IjPVA溶液浓度，mg/L;C〇为初始PVA溶液浓 度，mg/L〇
[0025]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0026] 实施例1:
[0027]将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到70 °C，采用50% (w% )的出3〇4溶液调节溶液pH至2.0，加入铁-活性炭催化剂0.2g，30%的过氧 化氢溶液8mL，在900rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为97%，C0D去除率 为 77.6%
[0028] 实施例2:
[0029]将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到50 °C，采用50% (w% )的出5〇4溶液调节溶液pH至3.0，加入铁-活性炭催化剂O. Ig，30%的过氧 化氢溶液8mL，在700rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为91%，COD去除率 为 68.6%
[0030] 实施例3:
[0031]将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到70 °C，采用60% (w% )的出3〇4溶液调节溶液pH至3.0，加入铜-活性炭催化剂0.3g，30%的过氧 化氢溶液6mL，在500rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为94.5%，C0D去除 率为73.3%
[0032] 实施例4:
[0033]将200mL浓度为500mg/L的聚乙烯醇废水装入三口烧瓶中，在恒温水浴中加热到80 °C，采用60% (w% )的出3〇4溶液调节溶液pH至4.0，加入锰-活性炭催化剂0.3g，30%的过氧 化氢溶液6mL，在900rmp的转速下搅拌反应60min后，聚乙烯醇的去除率为90.8%，COD去除 率为65.6%。
[0034]本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方 式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同 形式的变化和变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所 引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于:步骤如下， 1)向聚乙烯醇废水中加入酸溶液调节其pH为2.0~6.0; 2 )向第一步调节pH值后的聚乙烯醇废水中加入过氧化氢溶液和催化剂，在搅拌条件下 降解聚乙烯醇废水，从而实现聚乙烯醇废水的处理;处理过程在常压进行，反应温度为50~ 80°C;其中，过氧化氢溶液质量浓度为20~40%;过氧化氢与废水中聚乙烯醇质量比为1.5~ 30； 所述催化剂由活性炭载体和载体表面的活性组分构成；其中活性炭颗粒大小为8~50 目，活性组分为过渡金属及其氧化物，活性组分在催化剂中的质量含量为0.05~8%，催化剂 按在废水中浓度为〇. 5~2.5g/L进行投加。2. 根据权利要求1所述的过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于:第 2)步搅拌速率为400~lOOOrpm;反应时间为30~90min。3. 根据权利要求1所述的过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于:所 述酸溶液为硫酸、盐酸或者硝酸，质量百分浓度为50~60%。4. 根据权利要求1所述的过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，其特征在于:所 述过渡金属为铁或者铜。
【专利摘要】本发明公开了一种过氧化氢催化氧化聚乙烯醇废水的处理方法，1）向聚乙烯醇废水中加入酸溶液调节其pH为2.0~6.0；2）再加入过氧化氢溶液和催化剂，在搅拌条件下降解聚乙烯醇废水，从而实现聚乙烯醇废水的处理。反应温度50~80℃；过氧化氢溶液质量浓度为20~40%，过氧化氢与聚乙烯醇质量比为1.5~30；所述催化剂由活性炭载体以及载体表面的活性组分构成。本工艺处理高效、低成本、技术简单、处理效果好，废水中聚乙烯醇的去除率达90%以上，大部分的COD可以被去除。
【IPC分类】C02F1/72, C02F101/34, C02F1/28, C02F1/66
【公开号】CN105540818
【申请号】CN201610111196
【发明人】杨郭, 刘兴勇, 王梓屹, 马燮, 袁基刚
【申请人】四川理工学院
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年2月29日