專(zhuān)利名稱(chēng)：：活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑的制備方法及其廢水處理體系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種廢水處理技術(shù)，尤其涉及一種活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑的制備方法及其廢水處理體系，具體地說(shuō)，涉及一種處理廢水中的難降解有毒有機(jī)污染物的催化劑。
背景技術(shù)：
：廢水中的有毒有機(jī)污染物由于其化學(xué)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，毒性大，處理難度高；對(duì)其應(yīng)用常規(guī)處理技術(shù)，如物化法、化學(xué)法和生化法及其組合的方法，很難達(dá)到滿(mǎn)意的處理效果，至今仍缺乏經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)用技術(shù)。應(yīng)用非均相催化劑的高級(jí)氧化技術(shù)是利用催化反應(yīng)中生成高活性的羥基氧化分解水體中的有機(jī)污染物質(zhì)，促使大多數(shù)難降解有機(jī)物氧化或偶合。目前應(yīng)用非均相催化劑處理染料廢水的方法主要有催化濕式氧化法，光催化氧化法等。催化濕式氧化法是上個(gè)世紀(jì)80年代發(fā)展起來(lái)的一種處理高濃度難降解有機(jī)廢水的高級(jí)氧化技術(shù)。催化濕式氧化法由于反應(yīng)條件較為苛刻(高溫高壓)，其使用的貴金屬由于昂貴的價(jià)格限制了其應(yīng)用；而光催化氧化法由于使用了半導(dǎo)體材料催化劑，其可見(jiàn)光的催化活性和高效光反應(yīng)器的研制還有待于進(jìn)一步的提高，也限制了其應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)和不足，提供一種活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑的制備方法及其廢水處理體系。本活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑是一種價(jià)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(shù)結(jié)合應(yīng)用于廢水處理，形成多種新的廢水處理體系。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的1、活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑的制備方法活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑的制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處后，過(guò)濾，去離子水洗至中性；②將步驟①處理過(guò)的活性炭，用1(^硝酸溶液浸漬24h后，過(guò)濾，去離子水洗至中性；放入烘箱中，90100。C烘干，待用；③將步驟②處理過(guò)的活性炭加入含有鐵離子的溶液中，在2030°C，于惰性氣體氛圍中將pH調(diào)節(jié)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，得到鐵氧化物沉淀；⑤將步驟④所得的鐵氧化物沉淀，在709(TC，恒溫水浴下老化48小時(shí)；⑥再在100°C以下真空干燥所得沉淀，即得到一種活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑。由本方法制備的催化劑，鐵氧化物重量百分比含量范圍在0.55.0%，活性炭重量百分比含量范圍在95.099.5%。2、活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應(yīng)用1)非均相Fenton廢水處理體系將一定量的活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑和過(guò)氧化氫同時(shí)投加到廢水中(過(guò)氧化氫可一次性或連續(xù)投加)，同時(shí)實(shí)施攪拌，即構(gòu)建成非均相Fenton廢水處理體系。2)超聲協(xié)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(gòu)建成超聲協(xié)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(fù)載鐵氧化物催化劑投加到廢水中，通入臭氧氣體后，即構(gòu)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(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、本活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑能分別與臭氧結(jié)合構(gòu)成催化臭氧化技術(shù)，與過(guò)氧化氫結(jié)合構(gòu)成非均相Fenton技術(shù)，后者再和超聲結(jié)合構(gòu)成超聲協(xié)同非均相Fenton技術(shù)，這些技術(shù)對(duì)難降解廢水有很好的去除效果，且固相催化劑易于分離，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，出水容易達(dá)標(biāo)；2、工藝流程簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，具有很好的實(shí)際運(yùn)用的前景。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本催化劑在廢水處理中的應(yīng)用詳細(xì)說(shuō)明1、實(shí)施例一非均相Fenton廢水處理體系在本實(shí)施例中，選取堿性染料結(jié)晶紫為目標(biāo)難降解有機(jī)污染物，模擬難降解有機(jī)廢水。結(jié)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(guò)氧化氫投加到廢水中，于室溫下處理50分鐘后可達(dá)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(guò)氧化氫投加量0.18腿0l/L;pH=3;室溫。2)二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2、實(shí)施例二超聲協(xié)同非均相Fenton廢水處理體系在本實(shí)施例中，選取堿性染料結(jié)晶紫為目標(biāo)難降解有機(jī)污染物，模擬難降解有機(jī)廢水，結(jié)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(guò)氧化氫投加到廢水中，于室溫下處理50分鐘后可達(dá)87.8%的脫色率。對(duì)比實(shí)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(dú)超聲輻射的脫色率幾乎為0，表明超聲與非均相Fenton技術(shù)結(jié)合具有協(xié)同效應(yīng)。詳細(xì)操作條件與處理結(jié)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(guò)氧化氫投加量0.18mmol/L;pH=3;超聲功率密度201W/L;室溫。2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>3、實(shí)施例三非均相催化臭氧化廢水處理體系在本實(shí)施例中，選取堿性染料結(jié)晶紫為目標(biāo)難降解有機(jī)污染物模擬難降解有機(jī)廢水，結(jié)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分鐘后可達(dá)96.8°/。的脫色率，而同樣條件下的單獨(dú)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(qiáng)化臭氧的脫色效果。詳細(xì)操作條件與處理結(jié)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(shí)驗(yàn)結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權(quán)利要求1、一種活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑的制備方法，其特征在于主要包括以下步驟①將活性炭用10％氫氧化鈉溶液浸漬24h后，過(guò)濾，去離子水洗至中性；②將步驟①處理過(guò)的活性炭，用10％硝酸溶液浸漬24h后，過(guò)濾，去離子水洗至中性；放入烘箱中，90～100℃烘干，待用；③將步驟②處理過(guò)的活性炭加入含有鐵離子的溶液中，在20～30℃，于惰性氣體氛圍中將pH調(diào)節(jié)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，得到鐵氧化物沉淀；⑤將步驟④所得的鐵氧化物沉淀，在70～90℃，恒溫水浴下老化48小時(shí)；⑥再在100℃以下真空干燥所得沉淀，即得到一種活性炭負(fù)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(fù)載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于將一定量的活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑和過(guò)氧化氫同時(shí)投加到廢水中，同時(shí)實(shí)施攪拌，即構(gòu)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(fù)載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于在非均相Fenton廢水處理體系中增加超聲輻射，即構(gòu)建成超聲協(xié)同非均相Fenton廢水處理體系。4、一種活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑在廢水處理中的應(yīng)用，其特征在于將一定量的活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑投加到廢水中，通入臭氧氣體后，即構(gòu)建成非均相催化臭氧化廢水處理體系。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑的制備方法及其廢水處理體系，涉及一種廢水處理技術(shù)，具體地說(shuō)，涉及一種處理廢水中的難降解有毒有機(jī)污染物。本活性炭負(fù)載鐵氧化物催化劑是一種價(jià)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(shù)結(jié)合應(yīng)用于廢水處理與臭氧結(jié)合構(gòu)成催化臭氧化技術(shù)，與過(guò)氧化氫結(jié)合構(gòu)成非均相Fenton技術(shù)，后者再和超聲結(jié)合構(gòu)成超聲協(xié)同非均相Fenton技術(shù)，這些技術(shù)對(duì)難降解廢水有很好的去除效果，且固相催化劑易于分離，不會(huì)引入新的雜質(zhì)，出水容易達(dá)標(biāo)；工藝流程簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，具有很好的實(shí)際運(yùn)用的前景。文檔編號(hào)C02F1/72GK101406838SQ200810197750公開(kāi)日2009年4月15日申請(qǐng)日期2008年11月20日優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日發(fā)明者暉張,張道斌,洪高申請(qǐng)人:武漢大學(xué)