本发明属于固体废弃物资源化处理领域，具体涉及一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法。
背景技术
fenton氧化法是一种近几年新兴起的高级氧化技术，由h.j.fenton在1894年首次发现釆用fe2+/h2o2体系能氧化多种有机物。此后，多位学者对fenton法处理废水进行了大量的研究。fenton法的氧化机理是，fe2+和h2o2组成fenton试剂，构成一个氧化体系。其主要作用有：一方面是对有机物的氧化作用，利用催化h2o2氧化分解生成具有极强的氧化性的oh；另一方面是混凝作用，fenton氧化反应中生成的fe(oh)3胶体具有絮凝、吸附作用，也可去除废水中部分有机物，因此在废水处理方面运用广泛，尤其是在造纸业、化工、冶金行业和医药行业等，在处理复杂的污染水体方面具有操作方便的特点、成熟的处理工艺以及优异的性能。然而，fenton处理结束后会产生大量的团聚铁泥，若未经处理而循环使用时，铁泥将难以脱水，污泥量增多，增加处理成本，无法循环反应，而且铁泥中除含有铁及其氧化物外，还含有大量的有机杂质，若不能妥善处理，不仅会对环境带来二次污染的问题，且会浪费大量的铁泥资源。为防止资源浪费，防止铁泥污染，水厂一般通过压滤、絮凝等方法使铁泥脱水，处理步骤繁琐，费用较高，未达到有效利用目的。如果合理利用铁泥，变废为宝，提取回收，就践行了环境友好和生态和谐的宗旨。因此需要合理利用铁泥资源实现对铁泥的回收利用。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，实现fenton铁泥的资源化循环利用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
s1、将有机废水经过fenton法和活性炭吸附处理后剩余的化学铁泥敲碎成块，于40～60℃干燥12～24h，然后研磨至粉末，得到初级铁泥；
s2、取s1得到的初级铁泥加入稀硫酸，在65～75℃条件下搅拌1～2h，然后抽滤，收集滤液和滤渣，其中，初级铁泥与稀硫酸的质量比为1:1～1.5；
s3、将s2得到的滤渣于40～60℃干燥12～24h，接着放入瓷坩埚，在氮气氛围下，于200～800℃热解1～2h，自然冷却至室温，得到碳粉末；
s4、将s3得到的碳粉末回用于活性炭吸附处理有机废水过程中，形成铁泥的资源化利用。
优选地，s2中，稀硫酸的质量分数为25％。
优选地，s3中，热解温度为400℃，热解时间为1h。
优选地，s2中，滤液经过量铁粉还原得到硫酸亚铁溶液，浓缩后回用于fenton法氧化处理有机废水过程。
相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明通过干燥能够将铁泥中的水分除去，减少了污泥量，降低了处理成本，经测定该铁泥样品的含水率为41.14％；
(2)本发明利用硫酸对铁泥进行处理，并进行热解，使有机滤渣中的n、c含量增多，而且使制得的碳粉末的孔径减小、孔径的数量增多，提高了对废水中有机污染物的吸附效果；
(3)本发明形成铁泥体系可自循环，无外排
固废，不仅充分利用铁泥资源，且解决了fenton氧化法铁泥二次污染的问题；
(4)通过本发明的方法可循环利用硫酸亚铁溶液和碳粉末，减小原料和废弃物处理成本，具有较好的经济价值。
(5)本发明提供的方法设备简单、便于操作，易于实现产业化。
附图说明
图1为本发明实施例1～5得到的碳粉末的氮气吸附曲线图；
图2为本发明实施例1～5得到的碳粉末对2-氨基-4-甲基苯并噻唑的吸附等温线图。
具体实施方式
下面结合附图对发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件，或者按照各制造商所建议的条件。
以下具体实施例中将过量铁粉加入到s2得到的滤液中，搅拌1h，过滤得到硫酸亚铁溶液，经浓缩后回用于fenton法氧化处理有机废水过程中。
实施例1
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体包括以下步骤：
s1、将有机废水经过fenton法和活性炭吸附处理后剩余的呈块状的化学铁泥敲碎成小块状，于50℃鼓风干燥箱中干燥24h，然后研磨至粉末，得到初级铁泥；
s2、取5g的s1得到的初级铁泥加入200ml的25％的硫酸，在电磁力搅拌器上于70℃搅拌1.5h，然后用循环水式多用
真空泵抽滤，收集滤液和滤渣；
s3、将s2得到的滤渣于50℃干燥24h，接着放入瓷坩埚，在氮气氛围下，于马弗炉中200℃热解1h，自然冷却至室温，得到黑色碳粉末tnc-200；
s4、将s3得到的黑色碳粉末tnc-200回用于活性炭吸附处理有机废水过程中，形成铁泥的资源化利用。
实施例2
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例1相同，区别仅在于s3中使用的热解温度为400℃，且得到深褐色粉末tnc-400。
实施例3
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例1相同，区别仅在于s3中使用的热解温度为500℃，且得到深褐色粉末tnc-500。
实施例4
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例1相同，区别仅在于s3中使用的热解温度为600℃，且得到深褐色粉末tnc-600。
实施例5
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例1相同，区别仅在于s3中使用的热解温度为800℃，且得到深褐色粉末tnc-800。
对比例1
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例1相同，区别仅在于s1得到的初级铁泥不经s2处理，直接进行s3热解，且得到深褐色粉末tn-200。
对比例2
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例2相同，区别仅在于s1得到的初级铁泥不经s2处理，直接进行s3热解，且得到褐色粉末tn-400。
对比例3
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例3相同，区别仅在于s1得到的初级铁泥不经s2处理，直接进行s3热解，且得到砖红色粉末tn-500。
对比例4
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例4相同，区别仅在于s1得到的初级铁泥不经s2处理，直接进行s3热解，且得到砖红色粉末tn-600。
对比例5
一种fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，具体步骤与实施例5相同，区别仅在于s1得到的初级铁泥不经s2处理，直接进行s3热解，且得到深褐色粉末tn-800。
在本发明具体实施例中，采用variomacrocube型元素分析仪进行元素分析，采用quanrasorbsi型全自动多站比表面和孔隙度分析仪，测量孔径。
一、含水率测定
对铁泥样品烘干进行含水率测定，烘干过程中水分减少先快后慢，含水率在35到65小时时趋于平缓，65小时时铁泥质量达到稳定。经计算铁泥样品的含水率为41.14％。
二、元素分析
本发明实施例1～5和对比例1～5得到的碳粉末的元素分析结果如表1所示，从表1中可以看出实施例1～5与对比例1～5相比，所得到的碳粉末中的n、c含量增多，这是由于铁泥中的有机质与酸反应，碳粉末形成了与活性炭相似的物质，并且实施例1和实施例2得到的碳粉末中的n、c、h含量最多。此外tn-800、tnc-200的碳氢比大，相比其他样品耗氧量要少。
表1实施例1～5和对比例1～5得到的碳粉末的元素分析结果表
三、比表面积和孔径分析
图1为本发明实施例1～5得到的碳粉末的氮气吸附曲线图，从图1中可以看出，实施例2得到的tnc-400具有最高的n2吸附量，tnc-400的氮气吸附量几乎是tn-400的三倍，这也说明tnc-400有发达的孔结构，同时可以看出tnc-400在相对压力为0.5至1.0范围时的吸附效果明显增加，说明tnc-400的最主要的孔结构形式是微孔，表示其可以作为吸附剂。
表2实施例1～5和对比例1～5得到的碳粉末的比表面积和孔径特征结果表
表2为本发明实施例1～5和对比例1～5得到的碳粉末的比表面积和孔径特征结果表。从表2中可以看出，对比例1～5所产生的再生铁泥(tn-200至tn-800)随着热解温度的增加，其比表面积先减小后增大，而本发明实施例1～5所产生的再生铁泥(tnc-200至tnc-800)随着热解温度的增加，其比表面积先增大后减小，说明碳粉末的比表面积大小与温度无关。其中，实施例2得到的碳粉末tnc-400的比表面积、微孔面积和微孔体积最大，分别为562.58m2/g、456.73m2/g和0.19cm3/g，且平均孔径最小，为2.28nm，与图1的结果一致。根据以上结果可知，实施例2得到的碳粉末tnc-400具有较大面积和体积的微孔、且比表面积大。
四、吸附实验研究
称取本发明实施例1～5得到的碳粉末tnc-200、tnc-400、tnc-500、tnc-600和tnc-800各5份，每份0.100g，分别置于锥形瓶中，然后依次加入100ml起始浓度为100mg/l、200mg/l、300mg/l、400mg/l、500mg/l的2-氨基-4-甲基苯并噻唑溶液，然后在恒温振荡器中于303k振荡24h，转速为130r/min，振荡结束后，用2.5ml针筒吸取1.5ml振荡后的溶液，移于液相色谱样品瓶中，采用hplc分析平衡浓度，并计算各树脂平衡吸附量。
图2为tnc-200、tnc-400、tnc-500、tnc-600和tnc-800分别在303k下，对水溶液中2-氨基-4-甲基苯并噻唑的吸附等温线，通过图2可以看出，在303k时的tnc-400对水溶液中2-氨基-4-甲基苯并噻唑的吸附效果最好。
综上，我们认为本发明实施例2提供的方法处理得到的碳粉末tnc-400对废水中的2-氨基-4-甲基苯并噻唑的吸附效果最好，其余实施例得到的再生铁泥也能够对废水中的2-氨基-4-甲基苯并噻唑进行吸附，只是效果稍差一些。
需要说明的是，本发明权利要求书中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选实施例及其效果，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
技术特征：
技术总结
本发明公开了一种Fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法，包括以下步骤：S1、将有机废水经过Fenton法和活性炭吸附处理后剩余的化学铁泥敲碎成块，于40～60℃干燥12～24h，研磨至粉末，得到初级铁泥；S2、取S1得到的初级铁泥加入硫酸，在65～75℃条件下搅拌1.5h，抽滤，收集滤液和滤渣；S3、将S2得到的滤渣于40～60℃干燥12～24h，在氮气氛围下，于200～800℃热解1～2h，自然冷却至室温，得到碳粉末；S4、将S3得到的碳粉末回用于活性炭吸附处理有机废水过程中，形成铁泥的资源化利用。本发明不仅充分利用铁泥资源，且解决了Fenton氧化法铁泥二次污染的问题。
技术研发人员：费正皓;刘总堂;王楠;王涛;孔娇娇;戴建军
受保护的技术使用者：盐城师范学院;南京大学盐城环保技术与工程研究院
技术研发日：2018.08.20
技术公布日：2018.12.18
声明：
“Fenton法处理有机废水所产生铁泥的资源化利用方法与流程” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：盐城师范学院;南京大学盐城环保技术与工程研究院
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