專利名稱：一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法，屬于污水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
線路板蝕刻廢水是在印刷電路板制作過程中產(chǎn)生的，里面含有高濃度的氨氮，過量氨氮排入水體將導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，降低水體觀賞價(jià)值，并且被氧化生成的硝酸鹽和亞硝酸鹽還會(huì)影響水生生物甚至人類健康。用現(xiàn)有技術(shù)把廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為N2已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)，例如李魚、張榮等在文獻(xiàn)“Co_Bi催化劑催化濕法氧化降解垃圾滲濾液中的氨氮”中描述的一種以Co/Bi催化劑對(duì) 高濃度氨氮廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明催化劑對(duì)氨氮的降解能力隨溫度與壓力的升高逐漸增強(qiáng)，在高溫125 320°C，高壓O. 5 2. OMPa條件下該催化劑可以把廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為N2，但這勢(shì)必造成能源的巨大消耗，由此帶來的處理費(fèi)用過于昂貴，無法在實(shí)際生成中運(yùn)行。傳統(tǒng)的蒸氨法是以水蒸氣為吹脫介質(zhì)，但同時(shí)需要強(qiáng)堿性環(huán)境，且廢水中的氨氮以NH3的形式排放入空氣中，容易造成二次污染風(fēng)險(xiǎn)，例如公開號(hào)為CN1056893，名稱為“煤氣污水萃取脫酚、蒸氨處理方法”中用蒸氨塔處理萃取后的煤氣污水，得到了濃氨水，濃氨水中的NH3排放入空氣中造成了二次污染。為了消除對(duì)環(huán)境所帶來的二次污染，人們一般采用H2O或稀硫酸吸收氨氣，但這種利用吸收處理方法得到的產(chǎn)品不純，且濃度過低，沒有市場價(jià)值，仍然是一種以高濃度氨氮存在著的廢水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明圍繞目前催化劑催化處理氨氮廢水時(shí)需要高溫、高壓才能把氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，由此?dǎo)致的處理費(fèi)用過于昂貴而無法應(yīng)用于實(shí)踐，在于提供了一種在蒸氨過程中就能夠把廢水中的氨氮直接轉(zhuǎn)化為氮?dú)獾拇呋瘎?，?shí)現(xiàn)了在較低成本下進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，使得這一方法在實(shí)踐中運(yùn)用成為可能。為了達(dá)成上述目的，采用的技術(shù)方案如下
(1)重金屬鹽混合液的配置按一定配比稱取不同質(zhì)量的高鐵酸、氟化釔、硝酸鋯、氟化鈮、氯化銅、硫化銀、氰化鉬、碳酸銫、氮化鉭、硫化錸溶液；
(2)重金屬有機(jī)化合物的合成選取帶有烷基和芳香基的有機(jī)化合物與上述重金屬鹽溶液混合，添加一定量的格式試劑和干乙醚，在溫度為80°C 90°C條件下反應(yīng)2 4小時(shí)；
(3)納米氧化硅膠體的制備；取質(zhì)量相當(dāng)于重金屬有機(jī)化合物O.45 O. 50倍重的氯化硅混合，加水、加熱到80°C 90°C全部溶解后，用濃度為4M的NaOH滴定溶液pH = 12，攪拌，在恒溫下生成氧化硅沉淀，用去離子水洗滌，去除多余鹽類，再加入總質(zhì)量比為O. 07%的乙?；《岫字?，同時(shí)滴加4M的NaOH溶液3 5滴，在超聲波條件下加速其溶解，然后滴加HCl調(diào)整pH = 5，在80°C 85°C條件下水浴加熱40 60min，形成所需要的氧化硅膠體；(4)濕法混合按納米氧化硅膠體與重金屬有機(jī)化合物等體積混合，用拌粉機(jī)攪拌，使其分散度均勻；
(5)烘干于烘箱中110°C烘干干燥，得催化劑前驅(qū)體；
(6)分段焙燒然后在負(fù)壓為O.22MPa、溫度為380°C下焙燒2. 5小時(shí)，420°C焙燒2. 2小時(shí)，580°C焙燒2. 5小時(shí)，700°C下焙燒2小時(shí)，于常溫下迅速冷卻干燥，成型后研磨成O. 28 O. 35mm。所述重金屬鹽按質(zhì)量百分比計(jì)，高鐵酸20 30%、氟化釔5 10%、硝酸鋯8 10%、氟化鈮6 8%、氯化銅3 5%、硫化銀3 5%、氰化鉬10 15%、碳酸銫5 10%、氮化鉭10 15%、硫化錸3 5%。所述烷基化合物為正丁烷、異丙烷、環(huán)己烷、異戊烷、環(huán)氧丙烷中的兩種或兩種以上，芳香基化合物為對(duì)甲基苯酚、三苯甲烷、苯乙烯、苯酚、甲苯中的兩種或兩種以上。 所述烷基成分按質(zhì)量百分比計(jì)，正丁烷20 60 %、異丙烷20 60 %、環(huán)己烷20 60%、異戊烷20 60%、環(huán)氧丙烷20 60% ；
所述芳香基化合物按質(zhì)量百分比計(jì)對(duì)甲基苯酚20 60 %、三苯甲烷20 60 %、苯乙烯20 60%、苯酚20 60%、甲苯20 60%。本發(fā)明制備的催化劑應(yīng)用方法為
把得到的催化劑作為填料安置在蒸氨塔內(nèi)，填料厚度為2 6cm，每隔40cm安放一層，直至塔頂。本發(fā)明的有益效果是
(1)可直接把電路板蝕刻廢水中的氨氮還原成氮?dú)馀欧?，?duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染；
(2)實(shí)現(xiàn)了催化劑在蒸氨過程中把廢水中的氨氮直接轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑹o需特定條件下的高溫高壓,節(jié)約了成本；
(3)針對(duì)蝕刻廢水水質(zhì)情況，選擇了以Fe-Zr-Pt-Ta為主的催化劑，針對(duì)性強(qiáng)。
具體實(shí)施例方式制備方式
先按一定配比稱取20 30%高鐵酸、5 10%氟化釔、8 10%硝酸鋯、6 8%氟化鈮、3 5%氯化銅、3 5%硫化銀、10 15%氰化鉬、5 10%碳酸銫、10 15%氮化鉭、3 5%硫化錸混合得到重金屬混合溶液，再選取帶有烷基和芳香基的有機(jī)化合物與上述重金屬鹽溶液混合，添加一定量的格式試劑和干乙醚，在溫度為80°C 90°C條件下反應(yīng)2 4小時(shí)，得重金屬有機(jī)化合物，再取質(zhì)量相當(dāng)于重金屬有機(jī)化合物O. 45 O. 50倍重的氯化硅混合，加水、加熱到80°C 90°C全部溶解后，用濃度為4M的NaOH滴定溶液pH=12，攪拌，在恒溫下生成氧化硅沉淀，用去離子水洗滌，去除多余鹽類，再加入總質(zhì)量比為O. 07%的乙酰基丁二酸二甲脂，同時(shí)滴加4M的NaOH溶液3 5滴，在超聲波條件下加速其溶解，然后滴加HCl調(diào)整pH = 5，在80°C 85°C條件下水浴加熱40 60min，形成所需要的納米氧化硅膠體，然后按納米氧化硅膠體與重金屬有機(jī)化合物等體積混合，用拌粉機(jī)攪拌，使其分散度均勻，接著于烘箱中110°C烘干干燥，得催化劑前驅(qū)體，最后分段焙燒然后在負(fù)壓為O. 22MPa、溫度為380°C下焙燒2. 5小、時(shí)，420°C焙燒2. 2小時(shí)，580°C焙燒2. 5小時(shí)，700°C下焙燒2小時(shí)，于常溫下迅速冷卻干燥，成型后研磨成O. 28 O. 35mm。
所述烷基化合物為正丁烷、異丙烷、環(huán)己烷、異戊烷、環(huán)氧丙烷中的兩種或兩種以上，芳香基化合物為對(duì)甲基苯酚、三苯甲烷、苯乙烯、苯酚、甲苯中的兩種或兩種以上。所述烷基成分按質(zhì)量百分比計(jì)，正丁烷20 60 %、異丙烷20 60 %、環(huán)己烷20 60%、異戊烷20 60%、環(huán)氧丙烷20 60% ；
所述芳香基化合物按質(zhì)量百分比計(jì)對(duì)甲基苯酚20 60 %、三苯甲烷20 60 %、苯乙烯20 60%、苯酚20 60%、甲苯20 60%。應(yīng)用方法
把得到的催化劑作為填料安置在蒸氨塔內(nèi)，填料厚度為2 6cm，每隔40cm安放一層，直至塔頂。實(shí)例I
所述烷基化合物為正丁烷、異丙烷、環(huán)己烷、異戊烷、環(huán)氧丙烷中的兩種或兩種以上，芳香基化合物為對(duì)甲基苯酚、三苯甲烷、苯乙烯、苯酚、甲苯中的兩種或兩種以上。所述烷基成分按質(zhì)量計(jì)，正丁烷20g、異丙烷60g、環(huán)己烷20g。所述芳香基化合物按質(zhì)量計(jì)對(duì)甲基苯酚20g、三苯甲烷40g、苯乙烯20g、苯酚20g。先按一定配比稱取30g高鐵酸、8g氟化釔、IOg硝酸鋯、6g氟化鈮、3g氯化銅、3g硫化銀、15g氰化鉬、7g碳酸銫、15g氮化鉭、3g硫化錸得到重金屬混合溶液，再選取帶有烷基和芳香基的有機(jī)化合物與上述重金屬鹽溶液混合，添加一定量的格式試劑和干乙醚，在溫度為80°C條件下反應(yīng)2小時(shí)，得重金屬有機(jī)化合物，再取質(zhì)量相當(dāng)于重金屬有機(jī)化合物O. 45倍重的氯化硅混合，加水、加熱到80°C全部溶解后，用濃度為4M的NaOH滴定溶液PH= 12，攪拌，在恒溫下生成氧化硅沉淀，用去離子水洗滌，去除多余鹽類，再加入總質(zhì)量比為O. 07%的乙?；《岫字瑫r(shí)滴加4M的NaOH溶液3滴，在超聲波條件下加速其溶解，然后滴加HCl調(diào)整pH = 5，在80°C條件下水浴加熱40min，形成所需要的納米氧化硅膠體，然后按納米氧化硅膠體與重金屬有機(jī)化合物等體積混合，用拌粉機(jī)攪拌，使其分散度均勻，接著于烘箱中110°C烘干干燥，得催化劑前驅(qū)體，最后分段焙燒然后在負(fù)壓為O. 22MPa、溫度為380°C下焙燒2. 5小時(shí)，420°C焙燒2. 2小時(shí)，580°C焙燒2. 5小時(shí)，700°C下焙燒2小時(shí)，于常溫下迅速冷卻干燥，成型后研磨成O. 28mm。應(yīng)用方法
把得到的催化劑作為填料安置在蒸氨塔內(nèi)，填料厚度為2cm，每隔40cm安放一層，直至塔頂。用該蒸氨塔在為PH8的條件下處理某煉油廠氨氮濃度1800mg/L廢水，廢水內(nèi)的氨氮濃度從1800mg/L降到10mg/L，去除率高達(dá)99. 99%。同時(shí)檢測空氣中NH3的含量為I. 6mg/m3，符合國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)例2
所述烷基化合物為正丁烷、異丙烷、環(huán)己烷、異戊烷、環(huán)氧丙烷中的兩種或兩種以上，芳香基化合物為對(duì)甲基苯酚、三苯甲烷、苯乙烯、苯酚、甲苯中的兩種或兩種以上。所述烷基成分按質(zhì)量計(jì)，正丁烷20g、異丙烷20g、環(huán)己烷20g、異戊烷20g、環(huán)氧丙烷 20g;
所述芳香基化合物按質(zhì)量計(jì)對(duì)甲基苯酹40g、三苯甲燒30g、苯乙烯30g。先按一定配比稱取不同質(zhì)量的20g高鐵酸、IOg氟化釔、IOg硝酸鋯、8g氟化鈮、5g氯化銅、5g硫化銀、15g氰化鉬、IOg碳酸銫、14g氮化鉭、3g硫化錸得到重金屬混合溶液,再選取帶有烷基和芳香基的有機(jī)化合物與上述重金屬鹽溶液混合，添加一定量的格式試劑和干乙醚，在溫度為90°C條件下反應(yīng)4小時(shí)，得重金屬有機(jī)化合物，再取質(zhì)量相當(dāng)于重金屬有機(jī)化合物O. 50倍重的氯化硅混合，加水、加熱到90°C全部溶解后，用濃度為4M的NaOH滴定溶液PH = 12，攪拌，在恒溫下生成氧化硅沉淀，用去離子水洗滌，去除多余鹽類，再加入總質(zhì)量比為O. 07%的乙?；《岫字?，同時(shí)滴加4M的NaOH溶液5滴，在超聲波條件下加速其溶解，然后滴加HCl調(diào)整pH = 5，在85°C條件下水浴加熱60min，形成所需要的納米氧化硅膠體，然后按納米氧化硅膠體與重金屬有機(jī)化合物等體積混合，用拌粉機(jī)攪拌，使其分散度均勻，接著于烘箱中110°C烘干干燥，得催化劑前驅(qū)體，最后分段焙燒然后在負(fù)壓為O. 22MPa、溫度為380°C下焙燒2. 5小時(shí)，420°C焙燒2. 2小時(shí)，580°C焙燒2. 5小時(shí)，700°C下焙燒2小時(shí)，于常溫下迅速冷卻干燥，成型后研磨成O. 35mm。應(yīng)用方法 把得到的催化劑作為填料安置在蒸氨塔內(nèi)，填料厚度為6cm，每隔40cm安放一層，直至塔頂。用該蒸氨塔在為PH8. 5的條件下處理某煉油廠氨氮濃度2000mg/L廢水，廢水內(nèi)的氨氮濃度從2000mg/L降到9mg/L，去除率高達(dá)99. 99%。同時(shí)檢測空氣中NH3的含量為I. 5mg/m3，符合國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)例3
所述烷基化合物為正丁烷、異丙烷、環(huán)己烷、異戊烷、環(huán)氧丙烷中的兩種或兩種以上，芳香基化合物為對(duì)甲基苯酚、三苯甲烷、苯乙烯、苯酚、甲苯中的兩種或兩種以上。所述烷基成分按質(zhì)量計(jì)，正丁烷50g、異丙烷20g、環(huán)氧丙烷30g ；
所述芳香基化合物按質(zhì)量計(jì)對(duì)甲基苯酚30g、三苯甲烷20g、苯酚30g、甲苯20g。先按一定配比稱取不同質(zhì)量的30g高鐵酸、8g氟化釔、9g硝酸鋯、7g氟化鈮、4g氯化銅、4g硫化銀、13g氰化鉬、8g碳酸銫、13g氮化鉭、4g硫化錸得到重金屬混合溶液，再選取帶有烷基和芳香基的有機(jī)化合物與上述重金屬鹽溶液混合，添加一定量的格式試劑和干乙醚，在溫度為85°C條件下反應(yīng)3小時(shí)，得重金屬有機(jī)化合物，再取質(zhì)量相當(dāng)于重金屬有機(jī)化合物O. 48倍重的氯化硅混合，加水、加熱到85°C全部溶解后，用濃度為4M的NaOH滴定溶液PH = 12，攪拌，在恒溫下生成氧化硅沉淀，用去離子水洗滌，去除多余鹽類，再加入總質(zhì)量比為O. 07%的乙酰基丁二酸二甲脂，同時(shí)滴加4M的NaOH溶液4滴，在超聲波條件下加速其溶解，然后滴加HCl調(diào)整pH = 5，在83°C條件下水浴加熱50min，形成所需要的納米氧化硅膠體，然后按納米氧化硅膠體與重金屬有機(jī)化合物等體積混合，用拌粉機(jī)攪拌，使其分散度均勻，接著于烘箱中110°C烘干干燥，得催化劑前驅(qū)體，最后分段焙燒然后在負(fù)壓為O. 22MPa、溫度為380°C下焙燒2. 5小時(shí)，420°C焙燒2. 2小時(shí)，580°C焙燒2. 5小時(shí)，700°C下焙燒2小時(shí)，于常溫下迅速冷卻干燥，成型后研磨成O. 30mm。應(yīng)用方法
把得到的催化劑作為填料安置在蒸氨塔內(nèi)，填料厚度為4cm，每隔40cm安放一層，直至塔頂。用該蒸氨塔在為PH9的條件下處理某煉油廠氨氮濃度2000mg/L廢水，廢水內(nèi)的氨氮濃度從2300mg/L降到7mg/L，去除率高達(dá)99. 99%。同時(shí)檢測空氣中NH3的含量為I. 8mg/m3，符合國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法，其特征在于 (1)重金屬鹽混合液的配置按一定配比稱取不同質(zhì)量的高鐵酸、氟化釔、硝酸鋯、氟化鈮、氯化銅、硫化銀、氰化鉬、碳酸銫、氮化鉭、硫化錸溶液； (2)重金屬有機(jī)化合物的合成選取帶有烷基和芳香基的有機(jī)化合物與上述重金屬鹽溶液混合，添加一定量的格式試劑和干乙醚，在溫度為80°C 90°C條件下反應(yīng)2 4小時(shí)； (3)納米氧化硅膠體的制備取質(zhì)量相當(dāng)于重金屬有機(jī)化合物O.45 O. 50倍重的氯化硅混合，加水、加熱到80°C 90°C全部溶解后，用濃度為4M的NaOH滴定溶液pH = 12，攪拌，在恒溫下生成氧化硅沉淀，用去離子水洗滌，去除多余鹽類，再加入總質(zhì)量比為O. 07%的乙?；《岫字?，同時(shí)滴加4M的NaOH溶液3 5滴，在超聲波條件下加速其溶解，然后滴加HCl調(diào)整pH = 5，在80°C 85°C條件下水浴加熱40 60min，形成所需要的氧化娃膠體； (4)濕法混合按納米氧化硅膠體與重金屬有機(jī)化合物等體積混合，用拌粉機(jī)攪拌，使其分散度均勻； (5)烘干于烘箱中110°C烘干干燥，得催化劑前驅(qū)體； (6)分段焙燒然后在負(fù)壓為O.22MPa、溫度為380°C下焙燒2. 5小時(shí)，420°C焙燒2. 2小時(shí)，580°C焙燒2. 5小時(shí)，700°C下焙燒2小時(shí)，于常溫下迅速冷卻干燥，成型后研磨成O.28 O. 35mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法，其特征在于所述不同重金屬鹽按質(zhì)量百分比計(jì)，高鐵酸20 30%、氟化釔5 10%、硝酸鋯8 10%、氟化鈮6 8%、氯化銅3 5%、硫化銀3 5%、氰化鉬10 15%、碳酸銫5 10%、氮化鉭10 15%、硫化錸3 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法，其特征在于所述烷基化合物為正丁烷、異丙烷、環(huán)己烷、異戊烷、環(huán)氧丙烷中的兩種或兩種以上，芳香基化合物為對(duì)甲基苯酚、三苯甲烷、苯乙烯、苯酚、甲苯中的兩種或兩種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法，其特征在于所述烷基化合物按質(zhì)量百分比計(jì)，正丁烷20 60%、異丙烷20 60%、環(huán)己烷20 60%、異戊烷20 60%、環(huán)氧丙烷20 60%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法，其特征在于所述芳香基化合物按質(zhì)量百分比計(jì)，對(duì)甲基苯酚20 60%、三苯甲烷20 60 %、苯乙烯20 60%、苯酚20 60%、甲苯20 60%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種促進(jìn)線路板蝕刻廢水中氨氮轉(zhuǎn)化的催化劑制備方法，屬于污水處理領(lǐng)域。本發(fā)明采用濕混法制備出一種重金屬元素催化劑，該催化劑由納米氧化硅膠體和重金屬有機(jī)化合物組成，催化劑主要有氧化鉭、氧化鉑、氧化鋯等重金屬氧化物組成。把該催化劑作為填料安置在蒸氨塔內(nèi)，在pH7～9的條件下處理某煉油廠氨氮濃度1800～2500mg/L廢水，廢水內(nèi)的氨氮濃度降到10mg/L以下，去除率高達(dá)99.96％以上。同時(shí)檢測空氣中NH3的含量為1.8mg/m以下，符合國家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明制得的催化劑可以直接把廢水中的氨氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)饩哂泻哪苌?，針?duì)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01J27/26GK102886271SQ20121025350
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月18日
發(fā)明者雷春生, 張鳳娥, 包鎧 申請(qǐng)人:常州大學(xué)