[發明專利]微波誘導催化氧化處理絡合態重金屬廢水的方法

有效

• 申請號: 201310505908.3
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103506132A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 林親鐵;黎宏飛;彭煥龍
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;C02F1/30;C02F1/72;C02F101/20
• 代理公司: 北京知本村知識產權代理事務所 11039
• 代理人: 劉江良

技術領域

本發明屬于絡合態重金屬廢水處理技術領域，涉及一種活性炭負載金屬催化劑以及微波誘導催化氧化處理絡合態重金屬廢水的方法。

背景技術

電鍍、線路板、化工、金屬冶煉等行業在生產過程中向環境中排放大量的絡合態重金屬廢水，廢水中絡合物與重金屬結合能力強、化學性質穩定、難以生物降解、可生物富集，環境毒性甚至會因為其持久性而擴大，對環境構成很大的威脅。隨著《電鍍污染物排放標準》(GB21900-2008)和《清潔生產標準?電鍍行業》（HJ/T?314-2006）的實施，對重金屬、COD、氨氮提出了更高要求，如何妥善處理絡合態重金屬廢水已成為當前水處理領域的重要課題。

吸附、置換沉淀、離子交換、膜過濾、電絮凝沉淀、內電解被用于處理絡合態重金屬廢水，但由于絡合態重金屬化學性質非常穩定，上述方法很難有效破壞絡合物的結構，即使部分被破絡，形成的中間產物也難以發生生物降解，因此，單一方法很難奏效。高級氧化和化學沉淀相結合的方法已成為研究熱點，但這種方法不能充分礦化有機物、H₂O₂?利用率低、污泥量大、操作復雜且隨著pH值的改變重金屬離子可能從污泥中再次析出，造成二次污染。

微波（microwave，MW）因具有快速高效加熱、熱源與介質不直接接觸、選擇性加熱、易于控制、無廢物生成等優點被用于與Fenton氧化法（Fe²⁺+H₂O₂）結合，實現污染物的降解和礦化，但其對微波的吸收能力有限。活性炭還是一種電阻型吸波材料，干燥后的活性炭在微波輻照下能快速吸波升溫，將微波能轉變為熱能，20?s時溫度即可達到1000℃以上，正是利用活性炭這一特性，目前大多研究采用活性炭或改性活性炭作為微波誘導氧化工藝的“敏化劑”，利用活性炭表面點位與微波能的強烈相互作用，將微波能轉變為熱能，選擇性地升高某些表面點位的溫度，從而氧化處理廢水中的難降解有機污染物（201010000856.0，201210570441.6）。但這種方法處理有機廢水時需要不斷投加Fe²⁺作為催化劑，以補充隨廢水不斷流失的Fe²⁺。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種活性炭負載金屬催化劑以及用該催化劑微波誘導催化氧化處理絡合態重金屬廢水的方法，本發明催化劑集污染物吸附、微波吸收與催化氧化功能于一體，用本發明催化劑及方法能極大提高破絡效率和有機物的降解效率，破絡后的重金屬離子通過化學沉降的去除效率也顯著提高，處理時間大大縮短，操作簡單，能夠連續規模處理，易于工業化生產，無二次污染，適用于電鍍、線路板、化工、金屬冶煉等行業絡合態重金屬廢水的處理。

本發明提供的技術方案是：一種活性炭負載金屬催化劑，其制備方法包括以下步驟：

（1）活性炭凈化：采用0.5-2?mol/L硝酸或硫酸浸泡20-50目的活性炭12-24h，再用蒸餾水反復沖洗至中性，烘干備用；

（2）鐵錳負載：將步驟（1）的活性炭與含鐵錳混合溶液按質量體積比1g∶10-15mL進行混合，置于振蕩器上在室溫下密閉振蕩20-24h，?再于105℃條件下干燥24-48h；

（3）微波輔助燒結：將步驟（2）中載有鐵、錳的活性炭裝入石英玻璃管，在氮氣保護下于300-500W微波爐內煅燒10-15min，即得所述的活性炭負載金屬催化劑。

所述的活性炭負載金屬催化劑，優選地，步驟（2）含鐵錳混合溶液中Fe²⁺為FeSO₄或/和Fe(NO₃)₂、Mn²⁺為Mn(NO₃)₂，其中Fe²⁺為0.1-0.3?mol/L，更優選為0.2mol/L?，Mn²⁺為0.1-0.3?mol/L，更優選為0.2mol/L。

所述的活性炭負載金屬催化劑，優選地，步驟（2）中，活性炭與含鐵錳混合溶液的質量體積比為1g∶10mL。

同時，本發明還提供一種微波誘導催化氧化處理絡合態重金屬廢水的方法，該方法利用所述的活性炭負載金屬催化劑處理絡合態重金屬廢水。

進一步地，所述的方法包括以下步驟：