一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统，利用自然氧化的黄铁矿尾矿在处理罐中对有机染料废水进行光照、曝气条件的光催化氧化降解，并且反应罐的内部设有中部为镂空的导流板，黄铁矿尾矿与废水混合物导入至导流板上，并且黄铁矿尾矿与废水混合物在涡旋壁的内部流动，涡旋壁既提供了增氧曝气的空间同时也延长了黄铁矿尾矿与废水混合物的流动长度，并设置了回收罐能够实现在线的连续有机染料废水处理的作用，使黄铁矿尾矿得到充分的利用。的利用。的利用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统


[0001]本专利技术涉及尾矿高值化利用
，具体为一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统。

技术介绍

[0002]在污染物的处理过程中，有机污染物总是比无机污染物更难处理，有机污染物(例如有机染料)通常具有复杂的高分子结构，这导致其处理的难度更高，处理成本更大；每年数亿吨的染料中约有20％通过各种途径排放到水体系中，从而造成水体污染，并且随着生物富集现象，最终严重危害到人们的身体健康，因此有机染料废水的处理是十分重要的。目前，有机污染物的处理方法主可以分为物理法、生物法和化学法三类。物理法是主要包括活性炭吸附、化学药剂吸附、人造离子交换树脂处理等技术，物理法的工艺已经比较成熟，但是通过其处理的有机污染物只是在吸附材料中被富集并没有被完全分解，并且吸附材料的再生以及后续的有机污染物无害化处理的成本较高。生物法是利用微生物的代谢作用对有机染料进行降解的方法，生物法的优点是绿色环保，但是其菌种的培养时间和成本较高，并且大多数的染料也只是被吸附但并未得到降解。化学法主要可以分为氯化和氧化两种途径，化学法的处理效果较好，往往可以实现有机污染物的完全分解，但是传统的化学降解处理过程往往不够环保，并且还伴随着反应的二次污染。
[0003]在传统化学降解法的基础上，兴起了系列高级氧化技术(AOPS/AOTS)，其中，利用(光)芬顿反应实现高级氧化是最常见的方法之一，目前利用(光)芬顿反应的高级氧化技术用于有机废水处理大都需要贵金属光催化剂或合成的光催化剂的参与，导致光降解的成本较高。因此，开发高效廉价光催化剂具有重要意义。
[0004]目前，一些含铁合成光催化材料(FeS，FeS2，Fe
x
S
y
，FeO，Fe2O3，Fe3O4，Fe
x
O
y
，Fe
x
(OH)
y
等纳米管或纳米晶体)已经被用于有机染料的光降解，但其合成材料的成本较高，合成过程复杂，增加了额外的经济负担，难以大规模工业应用。
[0005]而在选矿领域中，黄铁矿(FeS2)是硫化矿物中最常见的脉石矿物，其来源广泛、价值低、储量大，常与方铅矿和闪锌矿等高价值硫化矿物伴生，浮选后，黄铁矿常常富集在尾矿低价值产品中。目前，对于黄铁矿的利用是非常有限的，大部分黄铁矿作为尾矿通常被长时间堆积在尾矿库，这不仅占用了选矿厂的大量空间，还会造成矿物资源的严重浪费，并且黄铁矿长期堆放后经过自氧化会释放大量酸性废水和废气，会对周围的环境造成严重威胁。因此，对黄铁矿的高值化利用是具有重要意义的。本团队经过一系列的实验验证了可利用黄铁矿尾矿作为有机染料吸降解的光催化剂，通过循环次数实验证明了自然氧化后的黄铁矿作为光催化材料可以循环使用，并在多次使用后仍对有机染料保持着较好的光降解效果。但是在放到应用时发现黄铁矿尾矿颗粒与废水混合物难以进行大面积长时间均匀光照，从而会导致处理废水的效率不高；同时每次都要停机再进行分离黄铁矿尾矿颗粒影响水处理的效率；并且在黄铁矿尾矿处理废水时，由于黄铁矿尾矿对废水中的机污染物进行催化，有机物氧气气氛下降解可能产生泥状沉积物以及废水中携带的颗粒杂质，导致黄铁
矿尾矿颗粒表面会附着有反应后的杂质以及一些沉降污泥，这样便导致黄铁矿尾矿进行循环使用的效果差，致使降低处理废水的效率，
[0006]因此我们提出了一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于现有硫化矿厂中黄铁矿尾矿如何高值化利用的难题以及高分子有机染料难降解的难题，以及在光催化氧化降解过程中催化剂回收利用的问题，
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统，包含式1结构化合物的有机废水在处理罐中与黄铁矿尾矿混合，并在处理罐中进行光照、曝气条件的氧化降解，处理罐提供充足的光照以进行光催化作用，
[0009]所述黄铁矿尾矿作为催化剂在处理罐中以流动的形式与有机废水混合进行催化反应，且所述黄铁矿尾矿能够与有机废水分离并被回收再次利用，采用此种流动的形式能够实现在线水处理，避免停机的时间浪费，同时能够不断的将黄铁矿尾矿作为催化剂不断的回收利用，提高其综合利用率；
[0010]式1：
[0011]优选的，所述式1中R1～R8为H、C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧基、羟基、卤素或硝基；M1、M2为H、Na、K或NH4。
[0012]优选的，所述式1为为曙红Y一种常见的有机染料。
[0013]为了证明黄铁矿尾矿对有机染料废水的讲解有效性，我们取用自然氧化270天的黄铁矿尾矿颗粒，对曙红Y分别在黑暗、白光、绿光、蓝光光照条件下进行降解试验，通过收集滤液，对滤液进行紫外分光光度测试并计算降解率，结果如图11所示。
[0014]以不进行光催化降解的有机染料溶液作为初始对照组，其吸光度为0.144，在使用白光和绿光作为光源时，黄铁矿尾矿光降解有机染料后的滤液吸光度分别为0.007和0.004，降解效果显著，降解率分别为95.14％和97.22％。相比白光和绿光光源，蓝光光源下的光降解效果略差，降解率为72.92％，而在黑暗条件下，光降解难以进行，有机染料溶液吸光度仅降低至0.116，降解率仅为19.44％，这主要是由于黄铁矿尾矿为微细颗粒，颗粒之间存在众多微细孔径，比较表面积较大，对溶液中的有机染料进行了有效吸附，证明了在光源存在下可以有效提高催化降解有机染料的效率。
[0015]另外在实验室中，于白光光照条件下进行多次光催化降解实现，并且每次试验后
都将黄铁矿尾矿进行第二次、第三次、第四次、第五次相同条件下的循环实验，对滤液进行紫外分光光度测试并计算降解率，测试结果如图12所示，从图中可以看出，随着循环次数的增加，黄铁矿尾矿对于有机染料的降解率呈现下降的趋势，循环三次时降解率为83.55％，循环五次时降解率仍然有75.01％，考虑到每次过滤时难以避免造成黄铁矿尾矿的少量损失，可以得到多次循环利用后，黄铁矿尾矿仍保持较好的催化降解作用。
[0016]所述反应罐连通有沉淀罐，所述沉淀罐的上端一侧开有出水管，所述反应罐的上端固定连接有盖板，所述盖板的下方且位于反应罐的内部设有中部为镂空的导流板，所述导流板的上方且位于反应罐的侧壁上开有将外部废水引入至导流板一侧的进水管，所述导流板的上侧面呈四周高中部低的锥形状，且所述导流板的上侧面设有涡旋壁，所述涡旋壁的相邻侧壁之间形成涡旋状的水槽，水槽用于将废水以涡状路线流动至导流板的中部的镂空处，最终废水从镂空处流入至反应罐的内部，所述涡旋壁的侧壁上均匀分布有排氧孔，所述盖板的下侧面固定连接有多个将光线照射至涡旋壁内的第一发光体。
[0017]优选的，所述进水管的上侧固定连接有用于盛装黄铁矿尾矿颗粒的回收罐，所述回收罐的下端与进水管相互连通，所述回收罐的下端转动连接有用于将回收罐内部的黄铁矿尾矿颗粒均匀拨入进水管内部的拨料柱，拨料柱的侧壁上均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统，其特征在于：包含式1结构化合物的有机废水在处理罐(1)中与黄铁矿尾矿混合，并在处理罐(1)中进行光照、曝气条件的氧化降解，所述黄铁矿尾矿作为催化剂在处理罐(1)中以流动的形式与有机废水混合进行催化反应，且所述黄铁矿尾矿能够与有机废水分离并被回收再次利用；式1：2.根据权利要求1所述的一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统，所述式1中R1～R8为H、C1～C6的烷基、C1～C6的烷氧基、羟基、卤素或硝基；M1、M2为H、Na、K或NH4。3.根据权利要求1所述的一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统，所述式1为4.根据权利要求1
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3中任一权利要求所述的一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统，其特征在于：所述反应罐(1)连通有沉淀罐(6)，所述沉淀罐(6)的上端一侧开有出水管(601)，所述反应罐(1)的上端固定连接有盖板(2)，所述盖板(2)的下方且位于反应罐(1)的内部设有中部为镂空的导流板(3)，所述导流板(3)的上方且位于反应罐(1)的侧壁上开有将外部废水引入至导流板(3)一侧的进水管(4)，所述导流板(3)的上侧面呈四周高中部低的锥形状，且所述导流板(3)的上侧面设有涡旋壁(301)，所述涡旋壁(301)的相邻侧壁之间形成涡旋状的水槽，所述涡旋壁(301)的侧壁上均匀分布有排氧孔(13)，所述盖板(2)的下侧面固定连接有多个将光线照射至涡旋壁(301)内的第一发光体(5)。5.根据权利要求4所述的一种利用黄铁矿尾矿的有机染料废水处理系统，其特征在于：所述进水管(4)的上侧固定连接有用于盛装黄铁矿尾矿颗粒的回收罐(7)，所述回收罐(7)的下端与进水管(4)相互连通，所述回收罐(7)的下端转动连接有用于将回收罐(7)内部的黄铁矿尾矿颗粒均匀拨入进水管(4)内部的拨料柱(8)，所述拨料柱(8)通过第一电机(801)驱动旋转。6.根据权利要求5所述的一种利用黄铁矿尾矿的有机...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志勇，张晚佳，蒋旭，曹建，冯知韬，孙伟，胡岳华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：