CN105268487A - 一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种类芬顿催化剂体系,涉及污水处理技术领域,其具体是指将Fe2(SO4)3溶于水中调节pH至适当值,使Fe2(SO4)3溶液生成Fe(OH)3和FeOOH等铁氧化物絮体物质,然后将含絮体的溶液与玄武岩纤维按一定配比的混合,搅拌后置于烘箱中恒温加热一段时间,得到负载催化载体的玄武岩纤维,经过编织、安装构成一种污水处理装置,运行过程中添加H2O2构成类芬顿体系,高效净化污水。本发明还公开了一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法。由于玄武岩纤维比表面积大,负载在其表面的铁氧化物能够参与铁的供给,减少铁盐的加入和污泥的产生,解决了催化剂与反应液的接触问题,提高催化氧化的效率。

Description

一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法及类芬顿废水处理体系。
背景技术
芬顿反应能够产生氧化性极强的羟基自由基,可以快速无选择地将有毒或难降解的有机污染物转化成毒性更小或易生物降解的小分子化合物,提高废水的可生化性,甚至将有机污染物完全矿化为对环境无污染的CO2和H2O。由于芬顿反应操作简单、不需要复杂设备且对环境友好等特点,是一种高效处理高浓度难降解有机废水的高级氧化技术。
但是传统均相芬顿体系中的二价铁离子,在处理过程中,会形成铁泥,造成二次污染,增加处理成本,而且反应底物难以分离,导致催化剂无法回收,造成原料成本增加。虽然铁氧化物的吸附性能很好,对有机物具有较高的亲和性能,但由于它是一种松散的、易水解的、无定形的絮凝物质,同时它的脱水性能极差,会增加污泥的体积和处理费用,选择合适的载体对铁离子进行固定,形成类芬顿反应,可以改善这些问题。同时为了提高催化剂的性能,将催化剂负载于某类载体中,可以增加催化剂的机械强度、热稳定性及寿命。
常用的催化剂载体有无机材料、有机材料、天然粘土等。玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料,稳定性好,而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能,是一种绿色环保材料,而且其粒径小,单位比表面积负载大,作为一种载体有很大的优越性。
通过在玄武岩纤维载体负载铁氧化物,将类芬顿反应所产生的三价铁离子,以结晶或沉淀的方式覆于玄武岩纤维载体表面,负载在其表面的铁氧化物能够参与一部分铁的供给,减少铁盐的加入,同时减少污泥的产生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法及类芬顿废水处理体系。
为了解决上述技术问题,本发明提供了如下的技术方案:
本发明一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法,其包括以下步骤:
(1)取若干束相同量和同等长度的玄武岩纤维束,将每束玄武岩纤维等距且垂直的固定在一根绳子上,得到玄武岩纤维载体;
(2)将编织好的玄武岩纤维载体用双蒸水清洗,然后在PH=1的盐酸溶液浸泡15~30h后,用双蒸水洗至出水为中性,以除去纤维表面可能残留的杂质,置于鼓风干燥箱中烘干,取出冷却,待用;
(3)配制Fe2(SO4)3溶液,使[Fe3+]=2mol/L,与步骤(2)处理过的玄武岩纤维混合,充分搅拌,置于鼓风干燥箱中烘干,取出冷却,待用;
(4)用双蒸水清洗步骤(3)处理的玄武岩纤维,清洗未负载的氧化铁颗粒,直至玄武岩纤维表面含铁量不再变化、pH值为中性为止,放入鼓风干燥箱下烘干,得到负载型氧化铁催化剂载体,装入干燥器中备用。
进一步地,在步骤(1)中,釆用环氧树脂胶将玄武岩纤维固定在绳子上。
进一步地,在步骤(2)中,在盐酸中浸泡时间为24h。
一种类芬顿废水处理体系,其包括反应器、进水槽、加药池和沉淀池,进水管道伸入到所述反应器底部;所述进水槽、所述加药池均和所述进水管道连通,所述加药池内加入有H2O2;所述进水槽和所述进水管道之间设置有污水泵和第一阀门,所述加药池和所述进水管道之间设置有计量泵和第二阀门;所述反应器内通过铁架悬挂有负载型氧化铁催化剂载体,所述负载型氧化铁催化剂载体下方设置有布水装置;所述沉淀池通过管道与所述反应器上方连通,所述沉淀池上设置有出水口。
进一步地,所述反应器上方还连通有回流管道,所述回流管道连通到所述进反应器下部,所述回流管道上设置有第三阀门和回流泵。
本发明通过水洗、烘干温度和烘干时间等工艺参数,将铁氧化物通过处理覆盖在玄武岩纤维表面,即制备成玄武岩纤维负载氧化铁,并和过氧化氢构成类芬顿反应体系。
本发明的运行流程:将玄武岩纤维悬挂在铁架上,打开阀门,通过计量泵从H2O2加药池中添加一定量,打开阀门,进水槽通过污水泵和进水管道进入反应器底部,通过布水装置将污水和双氧水混合均匀导入反应器中,和反应器中的负载型氧化铁催化剂载体充分反应,从而净化污水,最后净化过后的水流入沉淀池进行絮凝处理,经出水口流出。反应过后的水一部分通过阀门和回流泵经回流管道重新进入反应器中,形成一个回流再次净化。运行过程中催化剂会有所消耗,考虑备用相同的悬挂负载型氧化铁催化剂载体的铁架,及时更换。
本发明所达到的有益效果是:
本发明与现有技术相比,因铁氧化物在玄武岩纤维表面上结晶或沉淀,通过添加H2O2与类芬顿体系形成协同作用,有效提高污水的处理,而且催化剂载体和污水容易分离,无化学污泥产生,处理成本低,工艺流程简单,易于控制,具有很好的实际应用前景。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明的结构示意图。
图中:1反应器,2布水装置,3负载型氧化铁催化剂载体,4铁架,5进水槽,6污水泵,7第一阀门,8H2O2加药池,9计量泵,10第二阀门,11进水管道,12回流管道,13第三阀门,14回流泵,15沉淀池,16出水口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1所示,本实施例中使用的玄武岩纤维单丝直径为7μm,线密度为400tex,合股数为1025。量取12束30cm长玄武岩纤维束和一根60cm长晾衣绳,用环氧树脂胶将12束玄武岩纤维与该晾衣绳呈十字型等距均匀粘结,准备这样的玄武岩纤维绳24根。
玄武岩纤维载体的前处理:
将编织好的玄武岩纤维载体用双蒸水清洗,然后在PH=1的盐酸溶液浸泡24h后,用双蒸水洗至出水为中性,以除去纤维表面可能残留的杂质,置于温度为110℃的鼓风干燥箱中烘干,取出冷却,待用;
负载催化剂的制备:
配制Fe2(SO4)3溶液,使[Fe3+]=2mol/L,与前处理过的玄武岩纤维混合,充分搅拌一段时间,置于温度为110℃的鼓风干燥箱中烘干,取出冷却,待用;用双蒸水清洗上述玄武岩纤维,清洗未负载的氧化铁颗粒,直至玄武岩纤维表面含铁量不再变化、pH值为中性为止,放入鼓风干燥箱110℃下烘干,装入干燥器中备用。
本实施例中采用长1.1m、宽0.7m、有效水深1.0m的水槽作为反应器,水槽下方0.2m处置有2个曝气盘,曝气量可调。另制作长1.0m、宽0.6m、高0.7m的铁架,于铁架上等距捆绑4排6列绳长0.6m的玄武岩纤维。最后将铁架置于反应器中。
本发明的类芬顿体系对模拟印染废水的处理
配制模拟印染废水,COD为400mg/L,pH为6~9,色度120倍。打开第二阀门10,通过计量泵9从H2O2加药池8中添加30%的双氧水0.1~0.5ppm,打开第一阀门7,进水槽5通过污水泵6和进水管道11进入反应器1底部,通过布水装置2将污水和双氧水混合均匀导入反应器1中,和反应器中的负载催化剂的玄武岩纤维3充分反应,最后净化过后的水流入沉淀池15,加入PAC混凝剂1~2ppm,进行泥水分离后经出水口16流出。反应过后的水一部分通过第三阀门13和回流泵14经回流管道12重新进入反应器1中,形成一个回流再次净化。运行过程中催化剂会有所消耗,考虑备用相同的悬挂玄武岩纤维载体铁架,及时更换。处理后COD低于80mg/L,pH6~9,色度为50倍左右。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)取若干束相同量和同等长度的玄武岩纤维束,将每束玄武岩纤维等距且垂直的固定在一根绳子上,得到玄武岩纤维载体;
(2)将编织好的玄武岩纤维载体用双蒸水清洗,然后在PH=1的盐酸溶液浸泡15~30h后,用双蒸水洗至出水为中性,以除去纤维表面可能残留的杂质,置于鼓风干燥箱中烘干,取出冷却,待用;
(3)配制Fe2(SO4)3溶液,使[Fe3+]=2mol/L,与步骤(2)处理过的玄武岩纤维混合,充分搅拌,置于鼓风干燥箱中烘干,取出冷却,待用;
(4)用双蒸水清洗步骤(3)处理的玄武岩纤维,清洗未负载的氧化铁颗粒,直至玄武岩纤维表面含铁量不再变化、pH值为中性为止,放入鼓风干燥箱下烘干,得到负载型氧化铁催化剂载体,装入干燥器中备用。
2.根据权利要求1所述的一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法,其特征在于,在步骤(1)中,釆用环氧树脂胶将玄武岩纤维固定在绳子上。
3.根据权利要求1所述的一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法,其特征在于,在步骤(2)中,在盐酸中浸泡时间为24h。
4.一种使用权利要求1至3所述的负载型氧化铁催化剂载体的类芬顿废水处理体系,其特征在于,包括反应器、进水槽、加药池和沉淀池,进水管道伸入到所述反应器底部;所述进水槽、所述加药池均和所述进水管道连通,所述加药池内加入有H2O2;所述进水槽和所述进水管道之间设置有污水泵和第一阀门,所述加药池和所述进水管道之间设置有计量泵和第二阀门;所述反应器内通过铁架悬挂有负载型氧化铁催化剂载体,所述负载型氧化铁催化剂载体下方设置有布水装置;所述沉淀池通过管道与所述反应器上方连通,所述沉淀池上设置有出水口。
5.根据权利要求4所述的类芬顿废水处理体系,其特征在于,所述反应器上方还连通有回流管道,所述回流管道连通到所述进反应器下部,所述回流管道上设置有第三阀门和回流泵。
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