用于苯酚吸附饱和活性炭再生的过硫酸盐复合溶液及其配制方法和应用

摘要

本发明属于环保技术领域，具体为一种用于苯酚吸附饱和活性炭再生的过硫酸盐复合溶液及其配制方法和应用。本发明配制方法包括：在过硫酸盐原液中加入适量碳酸氢钠，氢氧化钠，得过硫酸盐复合溶液；再用氯化亚铁溶液进行活化处理。过硫酸盐复合溶液通过分子氧化或化学活化产生硫酸盐离子（S

说明书

技术领域

本发明属于环保技术领域，具体涉及一种用于苯酚吸附饱和活性炭再生的过硫酸钠复合溶液及其配制方法和应用。

背景技术

在当今国内外水体污染持续加剧的背景下，活性炭作为一种高效吸附材料，已经广泛应用于饮用水深度处理工艺过程中。活性炭可以有效地从水体中去除多种不同的有机污染物，但经长期使用的活性炭不断达到有机物吸附饱和状态，需要及时更换或再生以保证水处理效果活性炭再生方法国内外已经开展研究和应用，主要分为三类：生物法、加热法和化学法。活性炭的生物再生，目前还较少看到有成功的报导，其主要缺点在于生物法只适用于可生物降解的污染物质，对于不易生物降解和有毒有害有机物则不能适用，且残留最终产物被吸附于活性炭表面，再生不完全；高温加热再生法对活性炭损耗巨大，通常损耗高于10%，且运输费用高昂。采用过硫酸盐复合溶液再生苯酚吸附饱和的活性炭，关键在于过硫酸盐复合溶液的配制，其成分组成直接决定了苯酚吸附饱和的活性炭再生效果。苯酚吸附饱和活性炭经再生后可进行多次重新使用，成本小、无污染，活性炭吸附能力损耗很小，因此本研究十分符合我国在环境污染治理中高效率、低成本、资源化的要求。

过硫酸盐是一种强氧化药剂，通常以过硫酸钠或过硫酸钾的形式出现，具有广谱的有机物氧化特性，硫酸盐自由基氧化对苯酚类有机物具有更快、更强的氧化特性，过硫酸盐复合溶液采用硫酸亚铁活化的方法。保持活性炭对苯酚的持续吸附特性是非常重要的，本方法几乎不影响水厂正常运行，并可实现活性炭的原位再生，具有极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本小、无污染的用于苯酚吸附饱和活性炭再生的过硫酸盐复合溶液及其配制方法和应用。

本发明提供的用于苯酚吸附饱和活性炭再生的过硫酸盐复合溶液的配制方法，具体步骤为：

第一步：配置过硫酸钠原液

称取35-45g过硫酸钠盐溶解于1L蒸馏水中，配制过硫酸钠原液； 

第二步：配制过硫酸钠复合溶液

在过硫酸盐原液中加入2-3g碳酸氢钠，1.5-2g氢氧化钠，静置混合30-45min，放置冰箱备用；

第三步：活化过硫酸盐复合溶液

按照1L过硫酸钠复合溶液添加10-12mL浓度为10g/L氯化亚铁溶液的比例进行活化，快速搅拌2.5-3min，搅拌后立即使用。

由本发明方法配制的过硫酸钠复合溶液可用于用于苯酚吸附饱和活性炭的再生处理。

本发明的特点在于：以廉价的过硫酸盐作为再生药剂，利用过硫酸盐分子和经氯化亚铁活化后产生的硫酸盐自由基所具有的强氧化性再生苯酚吸附饱和的活性炭；再生液中加入适量的氢氧化钠调节pH和碳酸氢钠作为缓冲溶液，目的在于中和活化过程中再生溶液的酸化趋势，避免由溶液酸化产生的设备腐蚀问题；活化方法采用氯化亚铁作为催化剂，比溶液热化学活化法减少了加热设备；再生溶液再生苯酚饱和活性炭之后产物为氢离子、硫酸根和少量铁离子，产物均为无毒无害物质，且易于通过水清洗去除。此过硫酸盐复合溶液对苯酚吸附饱和的活性炭再生效果明显，与现有的高温热分解方法相比，成本小、污染少、工艺简单，不需转移活性炭至特定再生厂和再生装置，可实现原位再生，适合饮用水厂和污水厂日常活性炭再生使用，符合我国在环境污染治理中高效率、低成本、资源化的要求。

本发明的有益效果是：

本发明以过硫酸盐为苯酚饱和活性炭的再生药剂，经氯化亚铁活化后，产生适当比例硫酸盐自由基结合分子氧化作用，该过硫酸盐复合溶液具有快速分解被活性炭吸附的苯酚的效果，可应用于水厂活性炭再生处置，与传统再生方式相比，成本小、污染少、工艺简单，具有广泛的经济效益和应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例进一步描述本发明。

过硫酸盐复合溶液的配制

第一步：配置过硫酸钠原液。

采用工业纯过硫酸钠（纯度大于98%），称取35-45g过硫酸钠溶解于1L蒸馏水中，配制过硫酸钠原液。根据需再生苯酚饱和活性炭的重量，按照1g活性炭配置45-60mL过硫酸盐原液的比例准备； 

第二步：配制过硫酸钠复合溶液。

在过硫酸盐原液中加入2-3g碳酸氢钠，1.5-2g氢氧化钠，静置混合30-45min，放置冰箱备用；

第三步：活化过硫酸盐复合溶液。

按照1L过硫酸钠复合溶液添加10-12mL浓度为10g/L氯化亚铁溶液的比例进行活化，快速搅拌2.5-3min，搅拌后立即使用。

实施例1

某苯酚生产企业所排放的废水中含有苯酚浓度为600-42000mg/L，采用的废水处理流程为首先进行废水稀释，将苯酚含量降低至500mg/L左右，通过简单的沉淀后去除苯酚废水中的悬浮颗粒物，过程之后苯酚含量可降低至300-350mg/L左右，此时废水进入活性炭滤池进行吸附处理，初期使用时，活性炭对苯酚的去除率可达到90-95%，苯酚含量进一步降低至15-30mg/L，经过12个月使用后，活性炭对苯酚的吸附效率已经降低至40%左右，出水苯酚含量180-200mg/L，对此活性炭进行再生处理实验。

取适量苯酚吸附饱和活性炭取出，放入事先准备好的再生反应器，反应器直径为30cm，高度60m的直圆柱体，设置进水口和出水口，采用上向流的再生方式，按照步骤再生后，取活性炭样品进行分析，主要指标为苯酚吸附前后的变化。

通过试验研究可得出以下结论：经再生后活性炭对苯酚的去除效率从接近饱和状态下40%，恢复到85%左右，出水苯酚浓度恢复低至30-40mg/L左右，连续监测15天时间，处理效果稳定。

实施例2

某化工企业采用活性炭过滤工艺作为污水深度处理工艺，污水经1年运行，活性炭对苯酚吸附效率明显降低，对苯酚的去除率从初始状态下65%左右降低至7%。该化工企业使用的苯酚为制造异丙苯的原材料，车间生产废水和污水处理采用水解酸化好氧工艺二级处理加活性炭吸附三级处理。二级处理出水COD为240-360mg/L,其中苯酚含量为COD的10%左右，经活性炭吸附后，初期处理水苯酚浓度为8-13mg/L，活性炭吸附效率降低后，苯酚浓度增加到50mg/L左右，因此采用过硫酸盐复合溶液开展苯酚饱和活性炭的再生试验。

使用溶液再生过程直接在活性炭滤罐内部开展，罐体底部进水，上部出水的上向流方式，试验过程中不断取出活性炭样品进行分析，主要指标为苯酚去除效率。通过试验研究可得出以下结论：苯酚饱和活性炭经过3小时的再生，苯酚去除效率从7%恢复到42-45%左右，经5小时再生后苯酚去除效率为53-55%左右，处理水苯酚浓度为10-15mg/L，符合我国《污水排放水质标准》的相关要求。

对照例

某实验室采用未经使用过的活性炭开展试验，将活性炭用含高浓度苯酚溶液浸泡和淋洗，使活性炭达到苯酚吸附饱和（吸附效率为零），吸附苯酚饱和的活性炭进行再生试验。试验在特定容器中进行，直径30cm，高60cm，上向流的再生方式，经再生后，取活性炭样品进行分析，活性炭样品对苯酚的吸附效率恢复到82-90%。