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改性生活垃圾焚燒爐渣提高催化H2O2處理有機廢水的方法

發布時間:2021-1-24 9:17:26  中國污水處理工程網

申請日 2020.07.24

公開(公告)日 2021.01.12

IPC分類號 C02F1/72; B01J23/745; B01J23/78; C02F101/30

摘要

本發明涉及一種改性生活垃圾焚燒爐渣提高催化H2O2處理有機廢水的方法,所述方法包括:(S1)把球磨珠、爐渣和碳酸鈉按重量比為15~20∶1∶0.3~0.6的比例放入球磨罐中,蓋上蓋子,在轉速為550rpm的速度下磨10~30min,對爐渣進行破碎;(S2)把球磨后的爐渣放進馬弗爐中,在750~900℃進行焙燒2h;(S3)把冷卻后的爐渣取出,放進70~80℃的弱酸性溶液中,用攪拌器攪拌30~60min后過濾;(S4)在過濾后的上清液中加入過量的堿溶液,然后離心過濾,在60~80℃的條件下對濾渣干燥4~6h;(S5)在反應器中泵入有機廢水,調節有機廢水的pH為3.0~4.0后,加入摩爾濃度為0.1~0.5mmol/L的H2O2,然后將(S4)處理后的鐵鋁氧化物投加入反應器內,爐渣投加量為1~10g/L,反應一定時間,有機廢水即可得到處理。本發明提供的方法能大幅度提高爐渣催化H2O2處理有機廢水的效果,且以廢治廢,具有很好的推廣應用價值。

權利要求書

1.一種改性生活垃圾焚燒爐渣提高催化H2O2處理有機廢水的方法,包括以下步驟:

S1、把球磨珠、爐渣和碳酸鈉按重量比為15~20∶1∶0.3~0.6的比例放入球磨罐中,蓋上蓋子,在轉速為550rpm的速度下磨10~30min,對爐渣進行破碎;

S2、把球磨后的爐渣放進馬弗爐中,在750~900℃進行焙燒2h;

S3、把冷卻后的爐渣取出,放進70~80℃的弱酸性溶液中,用攪拌器攪拌30~60min后過濾;

S4、在過濾后的上清液中加入過量的堿溶液,然后離心過濾,在60~80℃的條件下對濾渣干燥4~6h;

S5、在反應器中泵入有機廢水,調節有機廢水的pH為3.0~4.0后,加入摩爾濃度為0.1~0.5mmol/L的H2O2,然后將經S4步驟處理后的鐵鋁氧化物投加入反應器內,爐渣投加量為1~10g/L,反應一定時間,有機廢水即可得到處理。

2.根據權利要求1所述的方法,其中,S3中,所述弱酸性溶液為pH為5.0~6.0的乙酸、草酸的一種。

3.根據權利要求1所述的方法,其中,S4中所述堿溶液為KOH或者NaOH的一種溶液。

說明書

改性生活垃圾焚燒爐渣提高催化H2O2處理有機廢水的方法

技術領域

本發明屬于水污染控制領域,涉及一種改性生活垃圾焚燒爐渣提 高催化H2O2處理有機廢水的方法。

背景技術

2003年以來,中國城市生活垃圾的焚燒處理比例逐年上升,2020 年,城市生活垃圾處理當中焚燒發電的比例要占到50%以上。但是垃 圾焚燒后不可避免的產生副產物-爐渣,垃圾焚燒爐渣與一般爐渣(主 要指冶金過程產生的爐渣)差別較大,主要包括熔渣、金屬、陶瓷類 碎片、玻璃和其它一些不可燃物質,以及未燃的有機物所組成的不均勻 混合物。根據報道,每噸生活垃圾焚燒會產生20%左右的爐渣。隨著 垃圾焚燒爐渣產生量的不斷不高,急需開發其資源化利用的途徑。

另一方面,為控制水污染,開發出了各種各樣的基于生物、化學 和物化的治理方法。其中,Fenton技術便成為水污染控制領域的研究 熱點之一。其反應機理主要是通過Fe2+和H2O2生成高反應活性的·OH, 從而引發一系列鏈式反應來降解有機物。為解決傳統Fenton氧化技術 pH適用范圍窄,產泥量大的問題,許多研究利用非均相的鐵基和鋁基 類Fenton體系來代替亞鐵鹽,這些非均相催化劑所用催化劑主要包括 零價鐵、零價鋁、鐵氧化物(Fe2O3,γ-FeOOH,Fe3O4、綠繡等)。

生活垃圾焚燒爐渣從化學成分上看屬于SiO2-Al2O3-CaO-Fe2O3體 系,其中鐵氧化物、鋁氧化物等金屬氧化物都是催化H2O2的有效成分, 但目前仍無利用生活垃圾爐渣催化H2O2的報道,其主要原因有:①是 生活垃圾爐渣經高溫焚燒后呈現出玻璃態,金屬氧化物很難溶出;② 其成分過于復雜,其中40%以上的SiO2和20%左右的CaO對H2O2不 僅幾乎無催化效果,還會猝滅羥活性氧化物種(例如羥基自由基)的 生成。因此,需要找到一種對生活垃圾焚燒爐渣進行改性處理的方法, 提高其催化H2O2效率。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足,提供一種改性生活垃圾 焚燒爐渣提高催化H2O2處理有機廢水的方法,本發明提供的改性方法 成本低,處理有機廢水效果好。

為實現上述目的,本發明采用如下技術方案:

1.一種改性生活垃圾焚燒爐渣提高催化H2O2處理有機廢水的方 法,包括以下步驟:

S1、把球磨珠、爐渣和碳酸鈉按重量比為15~20∶1∶0.3~0.6的比 例放入球磨罐中,蓋上蓋子,在轉速為550rpm的速度下磨10~30min, 對爐渣進行破碎;

S2、把球磨后的爐渣放進馬弗爐中,在750~900℃進行焙燒2h;

S3、把冷卻后的爐渣取出,放進70~80℃的弱酸性溶液中,用攪 拌器攪拌30~60min后過濾,溶出鐵酸鈉和鋁酸鈉,而硅酸鈣 (2CaO·SiO2)很難溶出;

S4、在過濾后的上清液中加入過量的堿溶液,然后離心過濾,在 60~80℃的條件下對濾渣干燥4~6h;

S5、在反應器中泵入有機廢水,調節有機廢水的pH為3.0~4.0 后,加入摩爾濃度為0.1~0.5mmol/L的H2O2,然后將經S4步驟處理 后的鐵鋁氧化物投加入反應器內,爐渣投加量為1~10g/L,反應一定 時間,有機廢水即可得到處理。

2.根據權利要求1所述的方法,其中,S3中,所述弱酸性溶液為 pH為5.0~6.0的乙酸、草酸的一種。

3.根據權利要求1所述的方法,其中,S4中所述堿溶液為KOH 或者NaOH的一種溶液。

本發明的技術原理是利用碳酸鈉與生活垃圾焚燒爐渣中的鐵、鋁 氧化物在高溫下易生成可溶解的鐵酸鈉和鋁酸鈉,從而把爐渣中有 H2O2催化活性的成分提取出來,用于后續有機廢水的處理。

與現有技術相比,本方法的有益效果在于:

1、把生活垃圾焚燒爐渣中有催化活性的鐵、鋁氧化物提取出來催 化H2O2,以廢治廢、變廢為寶。

2、避免了傳統類芬頓反應中用昂貴化學試劑做鐵、鋁前驅體,所 制備催化劑成本低、催化效果好。

發明人 (張云飛;徐劍暉;呂小梅;李衍亮;吳琪;)

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