[發明專利]一種高效降解農藥廢水的復合催化材料的制備方法

在審

• 申請號: 202010655562.5
• 申請日: 2020-07-09
• 公開（公告）號: CN113908871A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 季紅軍;李衛星;李佳堯
• 申請（專利權）人: 南京工大膜應用技術研究所有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/30;C02F1/461;C02F3/12;C02F101/30;C02F101/38
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本發明公開了一種高效降解農藥廢水的復合催化材料的制備方法，其技術方案包括：在無水乙醇和去離子水溶液中，攪拌條件下，加入尿素和聚乙二醇，攪拌至均勻，滴加鈦酸丁酯，繼續攪拌，制得均勻前驅體溶液A；將溶液A進行負壓抽濾，得到乙醇?水和溶膠B，將溶膠B烘干、煅燒、研磨，制得復合催化材料C。將復合催化材料C分別投加到電催化氧化裝置中，農藥廢水的可生化性加強，將該復合催化材料投加到農藥廢水MBR處理系統中，MBR出水COD和氨氮值降低。該復合催化材料對于農藥廢水中大分子的催化降解有顯著效果，該材料也可用于染料、醫藥等廢水的催化降解。

技術領域

本發明屬涉及水處理技術領域，特別是一種高效降解農藥廢水的復合催化材料的制備方法。

背景技術

農藥廢水具有含有高難度的有機磷、有機氮，污染物濃度較高，COD可達每升數萬毫克、毒性大等特點，當前處理農藥廢水的方式包括生化處理、高級氧化處理等，例如：CN106116064A報道了一種農藥廢水處理裝置及農藥廢水處理方法。膜生物反應器（MBR）是一種由活性污泥法與膜分離技術相結合的新型水處理技術，已有部分企業將MBR應用于農藥廢水處理實踐中，具有顯著的優點：例如省去二沉池、節省占地、處理效果高等，在運行中也發現了一些問題：例如一些難以生化降解的物質無法通過該工藝去除，導致出水COD高。許多研究者將其它處理技術與MBR技術進行復合使用，例如：高級催化氧化、電催化氧化等，這導致了廢水處理成本較高，廢水處理時間加長；部分研究者致力于尋找一些催化降解材料與MBR復合使用，但是效果甚微。

g-C₃N₄是一種典型的半導體聚合物，禁帶寬度為2.7ev，可以產生活性分子氧以及超氧自由基，可用于光催化降解有機物，部分研究者報道了g-C₃N₄復合材料，例如：CN107837817A報道了一種碳點/氮化碳/二氧化鈦復合材料及其制備方法和應用；CN 110635A報道了可見光響應的二氧化鈦/石墨相復合光觸媒水溶膠及其制備方法。大多數g-C₃N₄和二氧化鈦的復合都是兩步法合成，工業化較為困難。

因此，尋求低成本、高效降解農藥廢水的催化材料及其制備工藝已成為本領域的研究熱點。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種高效降解農藥廢水的復合催化材料的制備方法。

本發明的技術解決方案是：

首先，在一定量無水乙醇和去離子水混合溶液中，攪拌條件下，加入一定量尿素和聚乙二醇，攪拌至均勻，滴加鈦酸丁酯，繼續攪拌一段時間，制得均勻前驅體溶液A；其次，將溶液A進行負壓抽濾，得到乙醇-水和溶膠B；最后，將溶膠B烘干、煅燒、研磨，制得復合催化材料C。

將復合催化材料C分別投加到電催化氧化系統中以及投加到農藥廢水MBR處理系統中，停留一段時間，進行生化、催化反應，MBR產水COD和氨氮值降低，水質提高。

其中，去離子水和無水乙醇的體積比為1:5，尿素占無水乙醇質量比例為15%，聚乙二醇PEG分子量可選2000-8000，PEG占無水乙醇的質量比例為2%-4%，鈦酸丁酯占無水乙醇的摩爾體積為0.03mol/L-0.07mol/L；

其中，二氧化鈦/g-C₃N₄復合物C中，二氧化鈦占g-C₃N₄的質量比為4%-10%；

其中，溶膠B烘干溫度為110^oC-130^oC，時間為18h-24h，煅燒溫度為540^oC-560^oC，采用N₂氣保護；

其中，將復合催化材料投加到電催化裝置中，質量濃度控制為0.1%-0.2%。

其中，二氧化鈦/g-C₃N₄復合催化材料投加到農藥廢水MBR膜系統中，質量濃度控制為0.3%-0.5%。