[發明專利]一種碳基助劑強化催化過硫酸鹽的水處理方法

有效

• 申請號: 201810003586.5
• 申請日: 2018-01-03
• 公開（公告）號: CN108128839B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 孫英;陳俊豪;李成;于曉璐;劉航;蒲承君
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/00;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明以一種水鈉錳礦負載碳基材料作為催化助劑，提供了一種強化過硫酸鹽氧化處理養殖廢水抗生素的方法，屬于綠色生產領域。將農業廢棄物秸稈，在缺氧環境中熱解并用高錳酸鉀處理得到水鈉錳礦負載碳基催化助劑。該助劑在重金屬與抗生素復合污染養殖廢水中能夠吸附重金屬形成催化位點強化催化過硫酸鹽，提高去除抗生素的效果。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，提出一種利用水鈉錳礦負載碳基材料作為催化助劑，強化催化過硫酸鹽去除養殖廢水中抗生素的水處理方法。

背景技術

近年來畜禽養殖業的蓬勃發展，產生大量包括畜禽糞尿和發酵沼液的養殖廢水。養殖廢水中含有豐富的氮、磷、鉀等植物所需的營養元素，具有廣闊的資源化利用前景。但是畜禽糞尿與沼渣沼液等養殖廢水直接施用存在抗生素和重金屬的傳播風險，阻礙了其資源化利用。因此養殖廢水在還田利用前的無害化處理是一個亟待解決的問題。

目前處理污染廢水的方法主要分為物理、化學、生物法，如絮凝沉淀、好氧 厭氧工藝、膜分離法等，這些方法針對工業廢水具有良好的處理效果，但對于養殖廢水，運行費用大，處理效果一般，且會破壞養殖廢水中的營養成分，阻礙養殖廢水進一步的資源化利用。針對目前養殖廢水中獸用抗生素難以去除，本發明提出利用水鈉錳礦負載碳基增效劑在復合污染養殖廢水中吸附重金屬強化催化過硫酸鹽去除養殖廢水中的抗生素。

發明內容

針對目前養殖業廢水無害化處理的技術空缺，以及廢水中Cu²⁺、Zn²⁺等重金屬和各類獸用抗生素同時共存的現狀，本發明提出一種利用水鈉錳礦負載碳基材料作為催化助劑，以吸附的重金屬作為催化位點強化催化過硫酸鹽去除養殖廢水中抗生素的水處理方法，以提高養殖廢水的農田安全使用和資源化利用率。

水鈉錳礦負載碳基材料是一種綠色環保材料，被廣泛應用為吸附材料用于吸附廢水中重金屬。本發明中，將水鈉錳礦負載碳基材料作為強化催化過硫酸鹽助劑，研究了其使用方法，取得了良好的效果。

本發明的具體內容包括：

一種碳基助劑強化催化過硫酸鹽的水處理方法，包括以下步驟：

1)將水鈉錳礦負載碳基助劑(源于農業廢棄物秸稈熱解高錳酸鉀改性產品) 投入到養殖廢水中，混合條件下以吸附的重金屬作為催化位點強化催化加入的過硫酸鹽去除養殖廢水中的抗生素；

2)步驟1)后，通過靜置和過濾，將水鈉錳礦負載碳基助劑分離。

在pH4-7的養殖廢水中投入水鈉錳礦負載碳基助劑，助劑吸附重金屬形成強化催化位點，強化催化加入的過硫酸鹽去除抗生素。

所述養殖廢水中抗生素污染物濃度范圍在10-1000μg/l，重金屬污染物 (Cu2+、Zn2+等)濃度范圍在5-30mg/l。

所述水鈉錳礦負載碳基助劑(源于農業廢棄物秸稈熱解高錳酸鉀改性產品) 投入到養殖廢水中，混合條件下以吸附的重金屬作為催化位點強化催化加入的過硫酸鹽去除養殖廢水中的抗生素；

所述的過硫酸鹽為過硫酸鈉、過硫酸鉀、過硫酸銨的一種或幾種。

所述過硫酸鹽加入量為與處理養殖廢水相對質量比例在0.1-0.6mg/l。

上述水處理過程在0-40℃室溫條件下進行，所處理的養殖廢水為中性，添加碳基材料與所處理的養殖廢水的質量相對比例通常在0.1-0.5mg/l之間。

采用碳基材料作為強化催化助劑后，在相同的過硫酸鹽投加量情況下，對抗生素的去除效果明顯提高。具體提高程度與加入的助劑相對比例以及反應條件有關。比較而言，在其他因素相同的情況下，處理溫度低于25℃，并且碳基材料投加量大于0.2mg/l時，提高效果顯著。

與現有處理方法相比較，本發明提出的水處理方法具有顯著的特點：