[發明專利]一種用于廢水處理的芬頓催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110580031.9
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113289624A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 張玉生;謝海濤;姚俊;王新偉;江玉強;孟繁芹;王艷紅;單東;程磊
• 申請（專利權）人: 山東華城城建設計工程有限公司
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/10;B01J37/08;B01J35/02;C02F1/72;C02F103/28
• 代理公司: 濟南舜昊專利代理事務所(特殊普通合伙) 37249
• 代理人: 宋丙臣

本發明涉及一種用于廢水處理的芬頓催化劑及其制備方法和應用，屬于廢水處理的技術領域。本發明芬頓流化床催化劑是通過將含鐵污泥與無機粘土材料按比例混合，再經過干燥、高溫煅燒等過程制備成芬頓催化劑。本發明通過使用含鐵污泥和無機粘土材料，通過特定的比例和粒度，制備出密度小、形狀均一、催化效率高的芬頓催化劑。本發明的催化劑適用于芬頓反應流化床，在流化床內達到均勻良好的流化狀態，保證污水處理效果。

技術領域

本發明涉及廢水處理的技術領域，具體涉及一種用于廢水處理的芬頓催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，芬頓技術由于其在均相或異相體系中都可以產生較高氧化活性的羥基自由基而被廣泛應用于難降解有機廢水的處理。在傳統均相芬頓體系中，適應pH值范圍窄，催化劑無法循環使用，會產生較多的含鐵污泥，引發二次污染問題，這些都會一定程度上增加處理成本，制約了傳統均相芬頓體系的工業應用。

芬頓流化床工藝是在流化床層中載體處于不斷流動、遷移、翻滾的狀態，充分利用了催化劑的表面，使催化劑有效比表面積大大提高，并且可以降低鐵離子的殘留，減少二次污染。

芬頓流化床的廢水處理效果與填料的種類和性能密切相關。填料處于流化狀態，可大大增加過氧化氫產生的羥基自由基與難降解有機物的接觸幾率，提高化學反應及傳質效率。載體填料表面的催化劑能夠參與催化分解過氧化氫，降低藥劑用量，減少含鐵污泥量和處理成本。中國專利公開號CN107473364A公布了一種芬頓流化床用催化型填料及其制備方法，所制備的催化型填料具有巨大的催化面積能有效提高過氧化氫的氧化效率和利用率，但是該填料制備過程復雜，強度低，易老化板結，嚴重影響填料的使用壽命。中國專利公開號CN106391018A公布了一種利用冶金廢渣制備活性廢渣催化劑的方法及其應用，可有效強化芬頓反應效果以及廢渣資源化利用，但是結晶過程復雜，其顆粒尺寸不能根據實際廢水處理需要進行調節，也影響著芬頓流化床的處理效果。同時，芬頓流化床所用的填料普遍存在催化面積小、密度大不易流化，需要較高的上升流速才能使其處于流化狀態，故動力消耗較高等問題。

發明內容

針對現有技術中流化床使用的芬頓催化劑強度低、催化效率低以及粒徑不均一等問題，本發明提供一種用于廢水處理的芬頓催化劑及其制備方法和應用，以解決上述技術問題。本發明通過使用含鐵污泥和無機粘土材料，通過特定的比例和粒度，制備出密度小、形狀均一、催化效率高的芬頓催化劑。本發明的催化劑適用于芬頓反應流化床，在流化床內達到均勻良好的流化狀態，保證污水處理效果。

本發明的技術方案為：

一種用于廢水處理的芬頓催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)分別取鐵污泥和無機粘土材料混合于適量水中，攪拌均勻；

(2)將攪拌后的混合溶液進行離心分離，得到混合固體使用造粒機制備成顆粒；

(3)將步驟(2)中所得固體顆粒放入烘箱中，升溫至50℃～60℃，烘30min去除大量水分，然后再升溫100℃～120℃繼續烘干60min，以防止顆粒干裂；

(4)將干燥后的顆粒放入馬弗爐中，450℃～500℃下焙燒60min～90min，得到芬頓催化劑。

在步驟(4)的煅燒條件下，一方面可將催化劑內有機物煅燒碳化，增加孔道結構，增大反應接觸面積，催化劑的密度也隨之降低，另一方面該溫度條件下形成的催化劑硬度較大，不易粉碎。

優選的，所述步驟(1)中，鐵污泥和無機粘土材料用量的重量百分比為：鐵污泥70～80％，無機粘土材料20～30％。較低的鐵污泥含量，雖然催化劑強度會增加，但會導致催化劑效果較低；另一方面較低的粘土含量會導致催化劑易碎，降低使用壽命。選擇該鐵污泥與黏土的比例，即可以保證催化效果，又可保證催化劑的強度。

優選的，所述步驟(1)中，鐵污泥和無機粘土材料用量的重量百分比為：鐵污泥70％，無機粘土材料30％。