活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法及其廢水處理體系的製作方法

2023-12-05 07:52:31 6

專利名稱：：活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法及其廢水處理體系的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種廢水處理技術，尤其涉及一種活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法及其廢水處理體系，具體地說，涉及一種處理廢水中的難降解有毒有機汙染物的催化劑。
背景技術：
：廢水中的有毒有機汙染物由於其化學結構的穩定性，毒性大，處理難度高；對其應用常規處理技術，如物化法、化學法和生化法及其組合的方法，很難達到滿意的處理效果，至今仍缺乏經濟有效的實用技術。應用非均相催化劑的高級氧化技術是利用催化反應中生成高活性的羥基氧化分解水體中的有機汙染物質，促使大多數難降解有機物氧化或偶合。目前應用非均相催化劑處理染料廢水的方法主要有催化溼式氧化法，光催化氧化法等。催化溼式氧化法是上個世紀80年代發展起來的一種處理高濃度難降解有機廢水的高級氧化技術。催化溼式氧化法由於反應條件較為苛刻(高溫高壓)，其使用的貴金屬由於昂貴的價格限制了其應用；而光催化氧化法由於使用了半導體材料催化劑，其可見光的催化活性和高效光反應器的研製還有待於進一步的提高，也限制了其應用範圍。
發明內容本發明的目的就在於克服現有技術存在的缺點和不足，提供一種活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法及其廢水處理體系。本活性炭負載鐵氧化物催化劑是一種價格低廉，可回收的催化劑，該催化劑在較溫和的條件下可與其他技術結合應用於廢水處理，形成多種新的廢水處理體系。本發明的目的是這樣實現的1、活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法主要包括以下步驟(以下均為重量百分比)①將活性炭用10%氫氧化鈉溶液浸漬2處後，過濾，去離子水洗至中性；②將步驟①處理過的活性炭，用1(^硝酸溶液浸漬24h後，過濾，去離子水洗至中性；放入烘箱中，90100。C烘乾，待用；③將步驟②處理過的活性炭加入含有鐵離子的溶液中，在2030°C，於惰性氣體氛圍中將pH調節至37;④在含有3080%氧氣濃度的氣體氛圍中，在3050°C,攪拌、加熱上述步驟③溶液，得到鐵氧化物沉澱；⑤將步驟④所得的鐵氧化物沉澱，在709(TC，恆溫水浴下老化48小時；⑥再在100°C以下真空乾燥所得沉澱，即得到一種活性炭負載鐵氧化物催化劑。由本方法製備的催化劑，鐵氧化物重量百分比含量範圍在0.55.0%，活性炭重量百分比含量範圍在95.099.5%。2、活性炭負載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應用1)非均相Fenton廢水處理體系將一定量的活性炭負載鐵氧化物催化劑和過氧化氫同時投加到廢水中(過氧化氫可一次性或連續投加)，同時實施攪拌，即構建成非均相Fenton廢水處理體系。2)超聲協同非均相Fenton廢水處理體系在上述非均相Fenton廢水處理體系中增加超聲輻射，即構建成超聲協同非均相Fenton廢水處理體系。3)非均相催化臭氧化廢水處理體系將一定量的活性炭負載鐵氧化物催化劑投加到廢水中，通入臭氧氣體後，即構建成非均相催化臭氧化廢水處理體系。其中Fenton是人名，可譯為"芬頓"。本發明具有下列優點和積極效果1、本活性炭負載鐵氧化物催化劑能分別與臭氧結合構成催化臭氧化技術，與過氧化氫結合構成非均相Fenton技術，後者再和超聲結合構成超聲協同非均相Fenton技術，這些技術對難降解廢水有很好的去除效果，且固相催化劑易於分離，不會引入新的雜質，出水容易達標；2、工藝流程簡單，費用低，具有很好的實際運用的前景。具體實施例方式下面結合實施例對本催化劑在廢水處理中的應用詳細說明1、實施例一非均相Fenton廢水處理體系在本實施例中，選取鹼性染料結晶紫為目標難降解有機汙染物，模擬難降解有機廢水。結晶紫的含量為200mg/L。將2.5g/L的催化劑(鐵氧化物重量百分比含量為3%)和過氧化氫投加到廢水中，於室溫下處理50分鐘後可達56.4%的脫色率。1)操作條件染料溶液濃度200mg/L;催化劑投加量2.5g/L;過氧化氫投加量0.18腿0l/L;pH=3;室溫。2)二、實驗結果tableseeoriginaldocumentpage52、實施例二超聲協同非均相Fenton廢水處理體系在本實施例中，選取鹼性染料結晶紫為目標難降解有機汙染物，模擬難降解有機廢水，結晶紫的含量為200rag/L。將2.5g/L的催化劑(鐵氧化物重量百分比含量為3%)和過氧化氫投加到廢水中，於室溫下處理50分鐘後可達87.8%的脫色率。對比實施例一知，同樣條件下非均相Fenton體系的脫色率僅為56.4%，而單獨超聲輻射的脫色率幾乎為0，表明超聲與非均相Fenton技術結合具有協同效應。詳細操作條件與處理結果如下所示1)操作條件染料溶液濃度200mg/L;催化劑投加量2.5g/L;過氧化氫投加量0.18mmol/L;pH=3;超聲功率密度201W/L;室溫。2)實驗結果tableseeoriginaldocumentpage63、實施例三非均相催化臭氧化廢水處理體系在本實施例中，選取鹼性染料結晶紫為目標難降解有機汙染物模擬難降解有機廢水，結晶紫的含量為400mg/L。將2.5g/L的催化劑(鐵氧化物重量百分比含量為3%)投加到廢水中，通入臭氧，處理30分鐘後可達96.8°/。的脫色率，而同樣條件下的單獨臭氧(不投加催化劑)處理脫色率僅為84.1%，表明本催化劑的投加能顯著強化臭氧的脫色效果。詳細操作條件與處理結果如下所示1)操作條件染料溶液濃度400mg/L;氣體流量300mL/min;臭氧濃度14.8mg/L;pH=7;室溫。2)實驗結果tableseeoriginaldocumentpage6權利要求1、一種活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法，其特徵在於主要包括以下步驟①將活性炭用10％氫氧化鈉溶液浸漬24h後，過濾，去離子水洗至中性；②將步驟①處理過的活性炭，用10％硝酸溶液浸漬24h後，過濾，去離子水洗至中性；放入烘箱中，90～100℃烘乾，待用；③將步驟②處理過的活性炭加入含有鐵離子的溶液中，在20～30℃，於惰性氣體氛圍中將pH調節至3～7；④在含有30～80％氧氣濃度的氣體氛圍中，在30～50℃，攪拌、加熱上述步驟③溶液，得到鐵氧化物沉澱；⑤將步驟④所得的鐵氧化物沉澱，在70～90℃，恆溫水浴下老化48小時；⑥再在100℃以下真空乾燥所得沉澱，即得到一種活性炭負載鐵氧化物催化劑；上述百分比均為重量百分比。2、一種活性炭負載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應用，其特徵在於將一定量的活性炭負載鐵氧化物催化劑和過氧化氫同時投加到廢水中，同時實施攪拌，即構建成非均相Fenton廢水處理體系；Fenton是人名，可譯為"芬頓"。3、一種活性炭負載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應用，其特徵在於在非均相Fenton廢水處理體系中增加超聲輻射，即構建成超聲協同非均相Fenton廢水處理體系。4、一種活性炭負載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應用，其特徵在於將一定量的活性炭負載鐵氧化物催化劑投加到廢水中，通入臭氧氣體後，即構建成非均相催化臭氧化廢水處理體系。全文摘要本發明公開了一種活性炭負載鐵氧化物催化劑的製備方法及其廢水處理體系，涉及一種廢水處理技術，具體地說，涉及一種處理廢水中的難降解有毒有機汙染物。本活性炭負載鐵氧化物催化劑是一種價格低廉，可回收的催化劑，該催化劑在較溫和的條件下可與其他技術結合應用於廢水處理與臭氧結合構成催化臭氧化技術，與過氧化氫結合構成非均相Fenton技術，後者再和超聲結合構成超聲協同非均相Fenton技術，這些技術對難降解廢水有很好的去除效果，且固相催化劑易於分離，不會引入新的雜質，出水容易達標；工藝流程簡單，費用低，具有很好的實際運用的前景。文檔編號C02F1/72GK101406838SQ200810197750公開日2009年4月15日申請日期2008年11月20日優先權日2008年11月20日發明者暉張,張道斌,洪高申請人:武漢大學