CN105107506A - 一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法。本发明主要解决采用均相体系处理有机废水存在催化剂难分离且不可重复利用的问题。本发明一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：(1)将活性炭用纯水洗净表面粉粒及杂质后，烘干、备用；(2)用交变磁反应器再次清洗活性炭；(3)取清洗后的活性炭，按照每100g活性炭加200～300mL0.1～0.5mol/L的硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液的比例加入一定量的硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液，反应10～30min，分别收集活性炭和硫酸亚铁溶液；(4)向收集的活性炭中通入臭氧5～15min，然后通入纯水清洗干净、烘干活性炭，即制成改性活性炭。该活性炭具有稳定性强、成本低、性能稳定等优点。

Description

一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法，具体属于一种使用含铁溶液，并使其稳定负载在活性炭上，形成催化氧化性能优良的改性活性炭的制备方法。

背景技术

有机污染物的有效控制是污废水处理和给水处理所面临的主要问题。特别是水源不可避免地受到一定程度的污染，其中的一些人工合成有机化合物由于化学结构十分稳定,更难于被常规的处理工艺去除。而污废水中的有毒有机污染物由于其化学结构的稳定性，毒性大，处理难度高。对其应用常规处理技术，如物化法和生化法及其组合的方法，很难达到满意的处理效果，至今仍缺乏经济有效的实用技术。

传统的臭氧氧化技术处理有机物效果好、二次污染少，是多年来水处理领域中的研究热点。近年来，为提高臭氧处理效果，臭氧催化氧化技术成为研究热点。臭氧催化氧化技术通过添加催化剂引发高活性羟基自由基(OH·)的产生，利用OH·的强氧化能力且与绝大多数有机化合物都可以快速反应的特性来氧化分解水中有机污染物。与传统化学氧化法相比，如臭氧化,臭氧催化氧化提高了臭氧利用率，可以更高效地去除水中一些难降解的人工合成有机化合物,如洗涤剂、农药等,因而该技术在饮用水除有机微污染及废水中难降解有机物方面显示出巨大的应用潜力。但臭氧稳定性差，且受臭氧传质效率的影响，臭氧的利用率也较低，一般仅为5-20％左右；加之臭氧设备投入大、能耗高。这些都大大增加了利用臭氧的成本，限制了臭氧的应用。过氧化氢作为清洁、安全的氧化剂具有较强的氧化能力，在一定条件下可能形成自由基，对多种水中的杂质具备极强的去除能力，且反应产物为H₂O和O₂，较为安全。过氧化氢较臭氧成本低，易于控制，药剂稳定，传质效率好。由此，过氧化氢作为催化氧化药剂的优点非常突出。

研究结果表明,在金属离子中铁离子的催化效能较高,且相对于其他过渡金属较为安全，同时可以高效催化氧化分解水中的有机污染物并且提高TOC的去除率。但采用均相体系处理有机废水存在催化剂难分离且不可重复利用的问题，因此，以非均相催化为特征，研发一种易分离且具有高效催化氧化的催化剂具有重要的应用价值。

发明内容

本发明主要针对采用均相体系处理有机废水存在催化剂难分离且不可重复利用的问题，提供一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法。

本发明为解决上述问题而采取的技术方案为：

一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：

(1)将活性炭用纯水洗净表面粉粒及杂质后，烘干、备用；

(2)用交变磁反应器在170-270mT、频率为50Hz的条件下再次用水清洗步骤(1)的活性炭；

(3)倒掉步骤(2)中交变磁反应器中的水，按照每100g活性炭加200～300mL0.1～0.5mol/L的硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液的比例加入一定量的硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液，维持交变磁反应器在170-270mT、频率为50Hz的条件下反应10～30min，分别收集活性炭和硫酸亚铁溶液；

(4)向收集的活性炭中通入臭氧5～15min，然后通入纯水清洗干净、烘干活性炭，即制成改性活性炭。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：1、本发明采用磁反应器增强铁离子和羟基氧化铁的溶解、扩散能力，强化活性炭对金属离子的负载能力和均匀度，提升改性活性炭的催化效能。2、本发明采用活性炭负载过渡金属铁制备得到的活性炭催化剂，催化效果好，对多种难降解有机物催化氧化去除率较单独过氧化氢氧化或活性炭吸附均大幅提高。3、本发明制备的改性活性炭具有催化性能稳定，铁溶出率小，强磁性，易于分离及回收利用。4、过氧化氢利用率高，该活性炭可促进过氧化氢更大幅度地转化为自由基，大幅提高矿化有机物的能力。5、本发明活性炭制备工艺简捷，投资少，原料成本低、能耗低，属于低碳技术发展方向，符合国家社会节能减排发展方向。

具体实施方式

实施例1

在本实施例中，选用煤质活性炭，经洗涤烘干后，置于容量为500mL170-270mT交变磁反应器中，加纯水300mL，以50Hz频率清洗活性炭2次，分别弃去水；在交变磁反应器中,向活性炭中加入300mL0.2mol/L的硫酸亚铁溶液，在维持交变磁反应器170-270mT、50Hz频率的条件下反应15min，分别收集活性炭和硫酸亚铁溶液，硫酸亚铁溶液用于回收利用；向收集的活性炭通入臭氧10min后，通入纯水中清洗、烘干活性炭，即制成改性活性炭。

实施例2

在本实施例中，选用煤质活性炭，经洗涤烘干后，置于容量为500mL170-270mT交变磁反应器中，加纯水300mL，以50Hz频率清洗活性炭2次，分别弃去水；在交变磁反应器中,向活性炭中加入300mL0.5mol/L的氯化亚铁溶液，在维持交变磁反应器170-270mT、50Hz频率的条件下反应30min，分别收集活性炭和氯化亚铁溶液，氯化亚铁溶液用于回收利用；向收集的活性炭通入臭氧15min后，通入纯水中清洗、烘干活性炭，即制成改性活性炭。

实施例3

用上述改性活性炭构建的催化反应器对以DDTV(敌敌畏)为主要有机农药污染的原水处理效果。

采用上述改性活性炭制成催化反应柱，双氧水由活性炭催化剂柱下部随原水混合引入，经活性炭催化反应后，反应柱上层引出处理后的出水，检测原水、出水中DDTV(敌敌畏)的残余浓度和TOC的值。原水中DDTV的含量为3.8mg/L，过氧化氢投量为3.0mg/L，反应柱中有效停留时间为10min。测得DDTV降解率达97.8％～99.5％，而同样条件下的单独(不投加催化剂)用过氧化氢或臭氧的降解率仅为56.9或47.6％。且催化过氧化氢氧化的矿化能力显著提升，达到51.8％～59.2％。

Claims (1)

1.一种用于催化过氧化氢氧化的改性活性炭的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将活性炭用纯水洗净表面粉粒及杂质后，烘干、备用；

(2)用交变磁反应器在170-270mT、频率为50Hz的条件下再次用水清洗步骤(1)的活性炭；

(3)倒掉步骤(2)中交变磁反应器中的水，按照每100g活性炭加200～300mL0.1～0.5mol/L的硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液的比例加入一定量的硫酸亚铁溶液或者氯化亚铁溶液，维持交变磁反应器在170-270mT、频率为50Hz的条件下反应10～30min，分别收集活性炭和硫酸亚铁溶液；

(4)向收集的活性炭中通入臭氧5～15min，然后通入纯水清洗干净、烘干活性炭，即制成改性活性炭。