[發(fā)明專利]一種用于工業(yè)廢水處理的自適應(yīng)液體芬頓反應(yīng)催化劑的制備方法和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111825201A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何春玲;邱海濱;張永濤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海相出凈流環(huán)保科技開發(fā)有限公司
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J31/22;C02F103/16;C02F103/32
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 胡永宏

本發(fā)明公開了一種用于工業(yè)廢水處理的自適應(yīng)液體芬頓反應(yīng)催化劑的制備方法和應(yīng)用。包括如下工序：在攪拌條件下將所述工業(yè)廢水調(diào)節(jié)到pH＝3?4；加熱上述廢水到35?40℃，使后續(xù)催化反應(yīng)能保持一定的初始速率，能比較快的達到自加熱；向廢水中加入二價鐵離子作為芬頓反應(yīng)催化劑；向上述廢水中加入H₂O₂使H₂O₂和二價鐵離子發(fā)生傳統(tǒng)芬頓反應(yīng)并發(fā)生自加熱并生成鐵離子氫氧化物沉淀；加熱到60℃，鐵離子絡(luò)合于液態(tài)催化劑載體LCC內(nèi)，使鐵離子氫氧化物沉淀消失生成液體芬頓反應(yīng)催化劑。本技術(shù)具有能耗和物耗少、操作簡便、成本低和催化活性穩(wěn)定的優(yōu)點，對高濃度COD的工業(yè)有機廢水有較高的處理效率，易實現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)液體芬頓反應(yīng)催化劑的制備方法，具體涉及一種用于工業(yè)廢水處理的自適應(yīng)液體芬頓反應(yīng)催化劑的制備方法和應(yīng)用，能有效去除廢水中的COD。

背景技術(shù)

近年來，水環(huán)境正遭受著前所未有的嚴(yán)重污染，對生態(tài)環(huán)境以及人類健康造成極大威脅。廢水含有的有機污染物大多具有“致癌、致畸、致突變”的三致效應(yīng)，尋找一種可以穩(wěn)定高效地處理有機廢水的污染控制技術(shù)，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。采用傳統(tǒng)方法難以滿足越來越高的工業(yè)廢水有機污染物達標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，高級氧化工藝被認(rèn)為是解決廢水達標(biāo)問題的最佳途徑，現(xiàn)有的高級氧化方法主要有芬頓法、三維電極法、光催化法、超聲波法等芬頓或類芬頓方法，一般可以單獨使用，或串并聯(lián)使用，在實際工程得到越來越多的應(yīng)用。

被處理工業(yè)廢水進入反應(yīng)裝置(或構(gòu)筑物)后，停留時間較長，存在物料間接觸不徹底，產(chǎn)泥量較大，反應(yīng)效率不高，有機物去除率不穩(wěn)定等問題，制約高級氧化技術(shù)的工程應(yīng)用。

傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)，通過投加一定比例的Fe²⁺離子和H₂O₂溶液，F(xiàn)e²⁺離子為H₂O₂產(chǎn)生·OH的催化劑，產(chǎn)生后的·OH作為強氧化劑，去除廢水中的有機污染物。Fe²⁺離子發(fā)揮一次催化劑作用后，轉(zhuǎn)變成溶解度較小的Fe³⁺再次還原成Fe²⁺的速度遠小于溶液中Fe²⁺離子的消耗速度，需持續(xù)添加Fe²⁺離子方能保持芬頓反應(yīng)的持續(xù)進行，導(dǎo)致Fe²⁺離子添加量和產(chǎn)泥量均較大，當(dāng)體系中泥量很大之后又會進一步影響芬頓反應(yīng)，造成有機物處理效果不穩(wěn)定。

自從20世紀(jì)90年代初期Hoskins和Robson開始研究金屬有機框架材料(metalorganic frameworks，MOFs)以來，MOFs的作用不斷被研究出來，其作用越來越受關(guān)注。2012年，Aijaz等將Pt納米顆粒負載到MIL-101材料上，合成了Pt@MIL-101催化劑用于三相催化，具有良好的效果。MOFs在催化降解水中有機污染物方面應(yīng)用，一種新的處理水污染的思路，促進了MOFs在催化領(lǐng)域的發(fā)展，與H₂O₂高級氧化結(jié)合應(yīng)用，給人們提供了一個全新的視野，見反應(yīng)方程組1。

Fe²⁺+H₂O₂+H⁺→Fe³⁺+·OH+H₂O (1)

Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+HO₂·+H⁺ (2)

Fe³⁺+HO₂·→Fe²⁺+O₂+H⁺ (3)

·OH+Fe²⁺→OH^-+Fe³⁺ (4)