[發明專利]一種負載納米四氧化三鐵活性炭載體、制備方法及其在芬頓流化床處理中的應用

有效

• 申請號: 202110869687.2
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113457678B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 姜筆存;司徒瑜霞;于偉華;屈晉云;賀雨舟;劉浩亮;高澤楠;林加文
• 申請（專利權）人: 南京環保產業創新中心有限公司
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J32/00;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 郭靜;吳雪健

本發明公開了一種負載納米四氧化三鐵活性炭載體、制備方法及其在芬頓流化床處理中的應用，屬于復合材料制備和應用領域。本發明利用聚合氯化鋁在溶液中形成膠團，使納米四氧化三鐵顆粒聚合于顆粒活性炭表面，并且將該載體應用于芬頓流化床中，產生的Fesupgt;3+/supgt;可結晶附著于載體表面，形成較為牢固的Fe(OOH)晶體，從而可以大幅縮減產生的鐵泥量，同時改善廢水的可生化性，顯著提高廢水的COD去除率和殘留抗生素降解率。

技術領域

本發明屬于復合材料制備和應用領域，更具體地說，涉及一種負載納米四氧化三鐵活性炭載體、制備方法及其在芬頓流化床處理中的應用。

背景技術

我國是抗生素生產大國，在抗生素生產過程中會排放大量廢水，其中具有大量殘留抗生素，會對環境造成污染，甚至誘發細菌耐藥性產生。傳統均相芬頓技術應用最為廣泛，但該技術具有pH應用范圍窄，Fe²⁺用量大，反應后鐵泥量大，處理成本高等問題。

例如，申請公布號CN105439238A，申請公布日2016年3月30日的中國發明專利申請，公開了一種磁性活性炭一體化處理印染廢水的方法，該方法主要通過Fe₃O₄和H₂O₂形成類Fenton體系，從而完成氧化過程，該過程較為簡單，產生的沉淀主要為Fe(OH)₂和Fe(OH)₃，沉淀最終轉化為鐵泥形成固廢，從而導致鐵泥量較高。又例如，申請公布號CN108212158A，申請公布日2018年6月29日的中國發明專利申請，公開了一種芬頓催化劑及其制備方法和用途，該芬頓類型為可見光光芬頓反應，需要專門制備有序介孔碳材料，普通的活性炭無法實現其光芬頓反應，且該反應需要在LED光源照射下才能產生羥基自由基，完成抗生素的氧化降解過程，反應條件要求較高。

此外，申請公布號CN106268719A，申請公布日2017年1月4日的中國發明專利申請，公開了一種負載四氧化三鐵微粒的改性活性炭制備方法，包括將FeCl₂、FeCl₃和固體NaOH混合均勻，在氮氣氣氛中微波加熱進行焙燒熔融，熔融結束后冷卻得到熔融液；再向熔融液中依次加入十二烷基苯磺酸鈉、以紫莖澤蘭原料制備的活性炭混合均勻，超聲波輔助條件下進行負載，該方法需要氮氣保護，制備過程中容易發生顆粒團聚現象，且制備條件較為復雜。

發明內容

1.要解決的問題

針對現有技術中廢水處理復合材料存在制備復雜、反應條件要求高、廢水處理效果差等問題，本發明提供一種負載納米四氧化三鐵活性炭載體、制備方法及其在芬頓流化床處理中的應用。本發明利用聚合氯化鋁在生成的納米四氧化三鐵與顆粒活性炭間形成橋接作用，并通過范德華力將其束縛于載體表面，得到新型負載納米四氧化三鐵活性炭載體，該制備方法無需額外加熱焙燒，工藝簡單節能；并且該載體適合用于芬頓流化床處理抗生素廢水，產生的Fe³⁺可結晶附著于載體表面，形成較為牢固的Fe(OOH)晶體，從而大幅縮減產生的鐵泥量，顯著提高廢水的COD去除率和殘留抗生素降解率。

2.技術方案

為了解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明的一種負載納米四氧化三鐵活性炭載體的制備方法，包括以下步驟：

S10、將活性炭、二價鐵鹽和三價鐵鹽混合，得到活性炭與二價鐵鹽和三價鐵鹽的混合物；

S20、向步驟S10的混合物中加入水，并加入聚合氯化鋁，而后加入堿性溶液，攪拌，靜置，去除上清液后干燥，洗滌，得到表面負載有納米四氧化三鐵的活性炭載體；

其中，所加入的聚合氯化鋁與活性炭之間的質量比為(0.6～0.9)：1。

優選地，所述活性炭為粒徑0.3mm～0.42mm的活性炭顆粒。