CN107442095A - 一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法 - Google Patents
一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107442095A CN107442095A CN201710744274.5A CN201710744274A CN107442095A CN 107442095 A CN107442095 A CN 107442095A CN 201710744274 A CN201710744274 A CN 201710744274A CN 107442095 A CN107442095 A CN 107442095A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ozone
- nano magnesia
- catalyst
- preparation
- ozone catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N Magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 122
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 88
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 239000003245 coal Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 27
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 title claims abstract description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 87
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 30
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 16
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 11
- TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L magnesium chloride Substances [Mg+2].[Cl-].[Cl-] TWRXJAOTZQYOKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229910001629 magnesium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 4
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 4
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 238000003672 processing method Methods 0.000 claims 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 9
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 9
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 abstract description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 abstract description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 abstract 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 77
- SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N Quinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC=CC=C21 SMWDFEZZVXVKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 8
- -1 nitrogen-containing heterocycle compound Chemical class 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 5
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000007172 homogeneous catalysis Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 2
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 2
- ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 2-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1Cl ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIIWTRTOXDWEH-UHFFFAOYSA-N [O].[O-][O+]=O Chemical compound [O].[O-][O+]=O OGIIWTRTOXDWEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006065 biodegradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002894 chemical waste Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000007857 degradation product Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 230000007096 poisonous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
- B01J21/10—Magnesium; Oxides or hydroxides thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/40—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by dimensions, e.g. grain size
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
- C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法。本发明属于废水处理和环境催化技术领域，具体涉及一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法。本发明为了解决传统氧化镁的制备方法存在的活性组分易流失、单独臭氧去除污染物时氧化速率慢和矿化率低、均相催化剂无法回收重复利用、引入二次污染以及金属氧化物催化剂催化效果不稳定的问题。催化剂制备方法：一、配制MgCl2溶液；二、加入分散剂；三、滴加NaOH溶液陈化；四、洗涤；五、烘干。水处理方法：一、加入纳米氧化镁臭氧催化剂；二、通入臭氧进行催化氧化反应，完成煤化工废水的深度处理。
Description
技术领域
本发明属于废水处理和环境催化技术领域，具体涉及一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法。
背景技术
近些年来，随着我国化工行业的迅速发展，大量的有机污染物通过各种途径进入水体，有一部分难以生物降解并很难去除，这无论对人类还是环境都造成严重威胁。煤化工企业排放废水是在煤加工过程中产生的，包括气化废水、液化废水和焦化废水，以高浓度煤气洗涤废水为主。该废水的水质复杂，含有大量酚类、多环芳香族化合物及杂环化合物和氰、油、氨氮等有毒、有害物质。其中，含氮杂环污染物经过一系列生化处理并不能完全去除，在煤化工二级处理出水中仍能被检测出，而喹啉作为一种典型的含氮杂环化合物，对水环境和人体具有很大的危害，因此，急需一种高效的手段来去除这类难生物降解污染物。
臭氧作为一种强氧化剂(氧化还原电位为2.08V)，在水处理领域受到了广泛的关注。然而，单独臭氧反应矿化率低，也就意味着如果使有机物完全矿化，需要更高的费用，而且，臭氧反应过程中产生的中间产物往往毒性更高、去除更难。与单独臭氧氧化反应相比，催化臭氧氧化技术作为一种高级氧化技术，主要机理是在催化剂的存在下催化臭氧分解产生反应速率更快、氧化性更强的羟基自由基，能够降解废水处理中的多种难降解产物从而实现在低臭氧投加量情况下高效处理废水，是近年来废水深度处理领域的研究热点。
非均相臭氧氧化对废水中的污染物有很好的去除，与均相催化臭氧化技术相比，具有催化剂不容易流失、不引入二次污染、可重复利用等优点，具有更好的应用前景。非均相催化臭氧化反应中最广泛使用的催化剂主要有四种类型：(1)金属氧化物型催化剂；(2)负载型催化剂；(3)矿物型或改性矿物型催化剂；(4)活性炭型催化剂，如二氧化锰，氧化镁、氧化锌、二氧化钛、氧化锌、铝氧化物和铁氧化物等。众多催化剂中，氧化镁因其制备简单、环境友好且性能高效稳定而受到广泛关注，尤其在特征污染物的去除中，如含4-氯酚废水和染料废水等。然而，传统氧化镁的制备往往采用加热分解法，通常存在金属离子的溶出导致活性组分流失、在pH为中性条件下效果不佳、pH适用范围小等缺点。制备出催化活性高且稳定，溶出量少的催化剂是目前需要不断努力的方向。均相沉淀法制备催化剂条件温和、操作简单并且价格低廉，是一种很有发展前景的方法。利用该方法制备的纳米氧化镁用于煤化工二级处理出水特征污染物的去除还未见报道。
发明内容
本发明为了解决传统氧化镁的制备方法存在的活性组分易流失、单独臭氧去除污染物时氧化速率慢和矿化率低、均相催化剂无法回收重复利用、引入二次污染以及金属氧化物催化剂催化效果不稳定的问题，而提供一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法。
本发明的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法按以下步骤进行：
一、将MgCl2加入到水中，搅拌使其溶解，配成浓度为0.05mol/L～0.15mol/L的MgCl2溶液；
二、向步骤一得到的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L的MgCl2溶液中加入分散剂，在室温和搅拌速度为150r/min～250r/min的条件下反应，反应时间为40min～80min，得到混合物溶液；
步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为0.5～1.5：100；
三、向步骤二得到的混合物溶液中以0.5mL/min～1.5mL/min的速度滴加NaOH溶液，陈化20h～24h；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的物质的量与步骤一中所述MgCl2的物质的量的比为0.4～0.6：1；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的浓度为5mol/L～7mol/L；
四、将步骤三陈化后的物质在转速为3500r/min～4500r/min的条件下离心，然后用水和乙醇的混合物洗涤离心所得沉淀2～4次，得到催化剂；
五、将步骤四得到的催化剂在温度为110～130℃下烘干，烘干时间为10h～14h，然后置于马弗炉中，在温度为400～600℃的条件下烘干，烘干时间为1.5h～2.5h，得到纳米氧化镁臭氧催化剂。
本发明的一种用纳米氧化镁臭氧催化剂催化氧化煤化工废水的深度处理方法按以下步骤进行：
一、将煤化工二级处理废水加入到反应器中，然后向反应器中加入纳米氧化镁臭氧催化剂，投加量为0.15g/L～0.25g/L；
二、向反应器中通入臭氧进行催化氧化反应，进气臭氧浓度为3mg/L～5mg/L，进气流速为30L/min～50L/min，反应时间为50min～70min，完成煤化工废水的深度处理。
本发明的有益效果
1、本发明的纳米氧化镁臭氧催化剂不仅克服单独臭氧去除污染物时氧化速率慢和矿化率低，以及均相催化剂无法回收重复利用、引入二次污染等问题。还克服了目前金属氧化物催化剂催化效果不稳定等问题。
2、本发明的纳米氧化镁臭氧催化剂制备简单经济、毒性低，为水体中污染物的去除提供一种高效、稳定的方法。
3、本发明的纳米氧化镁臭氧催化剂采用均匀沉淀法，制备简单，原料来源广。
4、本发明所制备的纳米氧化镁臭氧催化剂的平均粒径为25nm。表面呈现为不规则且聚集的形态。比表面积介于40.2m2/g～56.1m2/g。
5、本发明的水处理方法可以单独使用，也可以与其他水处理工艺联合使用。
6、本发明同传统单独臭氧氧化技术及均相催化臭氧氧化技术相比，采用纳米氧化镁臭氧催化剂，本发明明显提高污染物的去除率。
7、纳米氧化镁在水中具有良好的分散性，且对废水中污染物的吸附性能非常小，催化作用主要来自臭氧、催化剂、污染物相互接触，在催化剂表面臭氧分解产生羟基自由基降解污染物。因此，较小的催化剂投加量就可以取得良好的催化臭氧效果。
8、纳米氧化镁在反应过程中，镁离子溶出量非常低，不会引入水体的二次污染。在催化臭氧反应条件下重复利用多次后仍然具有稳定的催化效果。
9、本发明的水处理方法10min时对喹啉的去除率为63.1％～70.2％。
附图说明
图1为试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂粒径分布图；
图2为试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂的TEM照片；
图3为喹啉去除效果图；其中1代表试验二十八(采用试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂)，2代表对比二，3代表对比一；
图4为试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂的重复利用率柱形图。
具体实施方式
本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法按以下步骤进行：
一、将MgCl2加入到水中，搅拌使其溶解，配成浓度为0.05mol/L～0.15mol/L的MgCl2溶液；
二、向步骤一得到的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L的MgCl2溶液中加入分散剂，在室温和搅拌速度为150r/min～250r/min的条件下反应，反应时间为40min～80min，得到混合物溶液；
步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为0.5～1.5：100；
三、向步骤二得到的混合物溶液中以0.5mL/min～1.5mL/min的速度滴加NaOH溶液，陈化20h～24h；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的物质的量与步骤一中所述MgCl2的物质的量的比为0.4～0.6：1；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的浓度为5mol/L～7mol/L；
四、将步骤三陈化后的物质在转速为3500r/min～4500r/min的条件下离心，然后用水和乙醇的混合物洗涤离心所得沉淀2～4次，得到催化剂；
五、将步骤四得到的催化剂在温度为110～130℃下烘干，烘干时间为10h～14h，然后置于马弗炉中，在温度为400～600℃的条件下烘干，烘干时间为1.5h～2.5h，得到纳米氧化镁臭氧催化剂。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中配成浓度为0.1mol/L的MgCl2溶液。其它步骤与参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中所述分散剂为聚乙烯醇。其它步骤与参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1：100。其它步骤与参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的物质的量与步骤一中所述MgCl2的物质的量的比为0.5：1。其它步骤与参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的浓度为6mol/L。其它步骤与参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤四中所述水和乙醇的混合物中水和乙醇的体积比为1：1。其它步骤与参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤五中将步骤四得到的催化剂在温度为120℃下烘干，烘干时间为12h。其它步骤与参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h，得到纳米氧化镁臭氧催化剂。其它步骤与参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式的一种用纳米氧化镁臭氧催化剂催化氧化煤化工废水的深度处理方法按以下步骤进行：
一、将煤化工二级处理废水加入到反应器中，然后向反应器中加入纳米氧化镁臭氧催化剂，投加量为0.15g/L～0.25g/L；
二、向反应器中通入臭氧进行催化氧化反应，进气臭氧浓度为3mg/L～5mg/L，进气流速为30L/min～50L/min，反应时间为50min～70min，完成煤化工废水的深度处理。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是：步骤一中所述纳米氧化镁臭氧催化剂的投加量为0.2g/L。其它步骤与参数与具体实施方式十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式十或十一不同的是：步骤二中进气臭氧浓度为4mg/L。其它步骤与参数与具体实施方式十或十一相同。
本实施方式中的进气臭氧浓度是指经过臭氧发生器处理后，1L臭氧和氧气的混合气体中臭氧含量为4mg。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十至十二之一不同的是：步骤二中进气流速为40L/min。其它步骤与参数与具体实施方式十至十二之一相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十至十三之一不同的是：步骤二中反应时间为60min。其它步骤与参数与具体实施方式十至十三之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验一、本试验的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法按以下步骤进行：
一、将MgCl2加入到水中，搅拌使其溶解，配成浓度为0.05mol/L的MgCl2溶液；
二、向步骤一得到的浓度为0.05mol/L的MgCl2溶液中加入分散剂，在室温和搅拌速度为200r/min的条件下反应，反应时间为60min，得到混合物溶液；
步骤二中所述分散剂为聚乙烯醇；
步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为0.5：100；
三、向步骤二得到的混合物溶液中以1mL/min的速度滴加NaOH溶液，陈化24h；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的物质的量与步骤一中所述MgCl2的物质的量的比为0.5：1；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的浓度为6mol/L；
四、将步骤三陈化后的物质在转速为4000r/min的条件下离心，然后用水和乙醇的混合物洗涤离心所得沉淀3次，得到催化剂；
步骤四中所述水和乙醇的混合物中水和乙醇的体积比为1：1；
五、将步骤四得到的催化剂在温度为120℃下烘干，烘干时间为12h，然后置于马弗炉中，在温度为400℃的条件下烘干，烘干时间为2h，得到纳米氧化镁臭氧催化剂。
试验二、本试验与试验一不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验三、本试验与试验一不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验四、本试验与试验一不同的是：步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1：100。
试验五、本试验与试验四不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验六、本试验与试验四不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验七、本试验与试验一不同的是：步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1.5：100。
试验八、本试验与试验七不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验九、本试验与试验七不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验十、本试验与试验一不同的是：步骤一中所得MgCl2溶液的浓度为0.1mol/L。
试验十一、本试验与试验十不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验十二、本试验与试验十不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验十三、本试验与试验一不同的是：步骤一中所得MgCl2溶液的浓度为0.1mol/L；步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1：100。
试验十四、本试验与试验十三不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验十五、本试验与试验十三不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验十六、本试验与试验一不同的是：步骤一中所得MgCl2溶液的浓度为0.1mol/L；步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1.5：100。
试验十七、本试验与试验十六不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验十八、本试验与试验十六不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验十九、本试验与试验一不同的是：步骤一中所得MgCl2溶液的浓度为0.15mol/L。
试验二十、本试验与试验十九不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验二十一、本试验与试验十九不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验二十二、本试验与试验一不同的是：步骤一中所得MgCl2溶液的浓度为0.15mol/L；步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1：100。
试验二十三、本试验与试验二十二不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验二十四、本试验与试验二十二不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验二十五、本试验与试验一不同的是：步骤一中所得MgCl2溶液的浓度为0.15mol/L；步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1.5：100。
试验二十六、本试验与试验二十五不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验二十七、本试验与试验二十五不同的是：步骤五中置于马弗炉中，在温度为600℃的条件下烘干，烘干时间为2h。
试验二十八：利用试验一至二十七所制备的纳米氧化镁臭氧催化剂催化氧化煤化工废深度处理方法按以下步骤进行：
一、将煤化工二级处理废水加入到反应器中，然后向反应器中加入试验一至二十七所制备的纳米氧化镁臭氧催化剂，投加量为0.2g/L；
二、向反应器中通入臭氧进行催化氧化反应，进气臭氧浓度为4mg/L，进气流速为40L/min，反应时间为60min，完成煤化工废水的深度处理。
(一)每隔10min取样，分析水质，得到处理10min时喹啉的去除率D％见表1。
表1、试验一至二十七所制备的纳米氧化镁臭氧催化剂对喹啉的去除率D％
(二)对试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂进行粒径分析，得到如图1的粒径分布图；其中横坐标为纳米氧化镁臭氧催化剂的粒径，纵坐标为某一粒径尺寸的纳米氧化镁臭氧催化剂占所制得不同粒径的总的纳米氧化镁臭氧催化剂的比例；从图1中可以看出，纳米氧化镁臭氧催化剂的平均粒径为25nm。
(三)对试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂进行透射电镜检测，得到如图2所示的试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂的TEM照片，从图2中可以看出，纳米氧化镁臭氧催化剂呈现不规则且聚集的形状。
(四)将试验二十八利用试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂进行水处理与单独使用臭氧和单独使用氧气作为对照进行水处理后的喹啉去除率进行检测，得到如图3所示的喹啉去除效果图；其中1代表试验二十八(采用试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂)，2代表对比二(单独氧气)，3代表对比一(单独臭氧)，从图3可以看出单独使用氧气作为对照的情况下，喹啉去除率在0.5～1.0％，排除了空气吹脱对喹啉去除的影响，单独臭氧使得喹啉的去除率仅达到20％，然而，纳米氧化镁臭氧催化剂的加入使得喹啉完全去除，说明该催化剂催化氧化喹啉的高效性。
对比一：将煤化工二级处理废水加入到反应器中，然后向反应器中通入臭氧进行氧化反应，进气臭氧浓度为4mg/L，进气流速为40L/min，反应时间为60min，完成煤化工废水的深度处理；
其中进气臭氧浓度是指经过臭氧发生器处理后，1L臭氧和氧气的混合气体中臭氧含量为4mg。
对比二：将煤化工二级处理废水加入到反应器中，然后向反应器中通入氧气进行反应，流速为40L/min，反应时间为60min，完成煤化工废水的深度处理。
(五)对试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂进行重复利用率的检测，得到如图4所示的试验十四得到的纳米氧化镁臭氧催化剂的重复利用率柱形图，从图4可以看出纳米氧化镁臭氧催化剂反复使用5次后仍具有很高的催化性能，说明该催化剂具有很好的稳定性。
Claims (10)
1.一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法按以下步骤进行：
一、将MgCl2加入到水中，搅拌使其溶解，配成浓度为0.05mol/L～0.15mol/L的MgCl2溶液；
二、向步骤一得到的浓度为0.05mol/L～0.15mol/L的MgCl2溶液中加入分散剂，在室温和搅拌速度为150r/min～250r/min的条件下反应，反应时间为40min～80min，得到混合物溶液；
步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为0.5～1.5：100；
三、向步骤二得到的混合物溶液中以0.5mL/min～1.5mL/min的速度滴加NaOH溶液，陈化20h～24h；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的物质的量与步骤一中所述MgCl2的物质的量的比为0.4～0.6：1；
步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的浓度为5mol/L～7mol/L；
四、将步骤三陈化后的物质在转速为3500r/min～4500r/min的条件下离心，然后用水和乙醇的混合物洗涤离心所得沉淀2～4次，得到催化剂；
五、将步骤四得到的催化剂在温度为110～130℃下烘干，烘干时间为10h～14h，然后置于马弗炉中，在温度为400～600℃的条件下烘干，烘干时间为1.5h～2.5h，得到纳米氧化镁臭氧催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中配成浓度为0.1mol/L的MgCl2溶液。
3.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述分散剂为聚乙烯醇。
4.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中所述分散剂与步骤一中所述MgCl2的质量比为1：100。
5.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的物质的量与步骤一中所述MgCl2的物质的量的比为0.5：1。
6.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于步骤三中所述NaOH溶液中NaOH的浓度为6mol/L。
7.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于步骤五中将步骤四得到的催化剂在温度为120℃下烘干，烘干时间为12h。
8.根据权利要求1所述的一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法，其特征在于步骤五中置于马弗炉中，在温度为500℃的条件下烘干，烘干时间为2h，得到纳米氧化镁臭氧催化剂。
9.利用纳米氧化镁臭氧催化剂催化氧化煤化工废水的深度处理方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将煤化工二级处理废水加入到反应器中，然后向反应器中加入纳米氧化镁臭氧催化剂，投加量为0.15g/L～0.25g/L；
二、向反应器中通入臭氧进行催化氧化反应，进气臭氧浓度为3mg/L～5mg/L，进气流速为30L/min～50L/min，反应时间为50min～70min，完成煤化工废水的深度处理。
10.根据权利要求9所述的一种用纳米氧化镁臭氧催化剂催化氧化煤化工废水的深度处理方法，其特征在于步骤一中所述纳米氧化镁臭氧催化剂的投加量为0.2g/L。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710744274.5A CN107442095A (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710744274.5A CN107442095A (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107442095A true CN107442095A (zh) | 2017-12-08 |
Family
ID=60494009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710744274.5A Pending CN107442095A (zh) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107442095A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109502929A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-22 | 辽宁中舟得水环保科技有限公司 | 一种煤焦化废水的处理方法 |
| CN110835155A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-25 | 浙江工业大学 | 一种钛酸镁催化臭氧氧化水处理的方法 |
| CN110898824A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-03-24 | 中山大学 | 一种污泥碳基纳米团簇氧化镁催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110950421A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-03 | 中山大学 | 一种高比表面积的MgO微米球及其制备方法和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101376101A (zh) * | 2007-08-30 | 2009-03-04 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种可用于高能固体推进剂的氧化镁纳米催化剂材料及其合成方法 |
| CN103769186A (zh) * | 2012-10-24 | 2014-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 蒽醌加氢催化剂及其制备方法 |
| CN103894168A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 厦门大学 | 一种氧化镁固体碱催化剂及其制备方法与应用 |
-
2017
- 2017-08-25 CN CN201710744274.5A patent/CN107442095A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101376101A (zh) * | 2007-08-30 | 2009-03-04 | 中国科学院福建物质结构研究所 | 一种可用于高能固体推进剂的氧化镁纳米催化剂材料及其合成方法 |
| CN103769186A (zh) * | 2012-10-24 | 2014-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 蒽醌加氢催化剂及其制备方法 |
| CN103894168A (zh) * | 2014-04-18 | 2014-07-02 | 厦门大学 | 一种氧化镁固体碱催化剂及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| HAO ZHU ET AL: "Catalytic ozonation of quinoline using nano-MgO: Efficacy, pathways, mechanisms and its application to real biologically pretreated coal gasification wastewater", 《CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109502929A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-22 | 辽宁中舟得水环保科技有限公司 | 一种煤焦化废水的处理方法 |
| CN109502929B (zh) * | 2019-01-08 | 2019-11-12 | 辽宁中舟得水环保科技有限公司 | 一种煤焦化废水的处理方法 |
| CN110898824A (zh) * | 2019-10-18 | 2020-03-24 | 中山大学 | 一种污泥碳基纳米团簇氧化镁催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110898824B (zh) * | 2019-10-18 | 2021-04-16 | 中山大学 | 一种污泥碳基纳米团簇氧化镁催化剂及其制备方法与应用 |
| CN110835155A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-02-25 | 浙江工业大学 | 一种钛酸镁催化臭氧氧化水处理的方法 |
| CN110950421A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-03 | 中山大学 | 一种高比表面积的MgO微米球及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107442095A (zh) | 一种纳米氧化镁臭氧催化剂的制备方法及用其催化氧化煤化工废水的深度处理方法 | |
| CN111204837B (zh) | 一种四环素降解方法 | |
| CN106807376B (zh) | 一种磁性纳米复合催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN102580743B (zh) | 一种用金矿尾矿矿渣制备氧化催化剂的方法及制备的氧化催化剂和应用 | |
| CN101745197A (zh) | 黄铁矿烧渣催化h2o2氧化处理难降解污染物的方法 | |
| CN103787488B (zh) | 一种利用黄铁矿烧渣催化臭氧氧化处理废水的方法 | |
| CN110711761A (zh) | 一种工业废盐资源化回收的方法 | |
| CN105948218A (zh) | 有序介孔Co3O4激活单过硫酸盐处理抗生素类废水的方法 | |
| CN114057279A (zh) | 一种利用水热炭来加速铁循环以促进催化降解有机污染物的方法 | |
| CN103495428A (zh) | 基于碳纳米管的类Fenton高级氧化体系催化剂的制备方法 | |
| CN102583636A (zh) | 纳米掺杂钴二氧化钛/壳聚糖复合微球光解有机磷农药废水 | |
| CN108993510A (zh) | 一种活化过硫酸盐轮胎碳催化剂及制备与应用 | |
| CN110449162A (zh) | 一种改性锰渣-铁矾渣混合渣催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN107159175B (zh) | 一种以亚氧化钛为催化剂的催化臭氧化水处理方法 | |
| CN105174423A (zh) | 一种煤化工生化尾水处理方法 | |
| CN110092438B (zh) | 一种电解锰渣作为光催化剂处理有机废水的方法 | |
| Li et al. | Preparation and application of red mud-based zero-valent iron heterogeneous Fenton catalyst: A new idea for red mud recycling | |
| CN115057477A (zh) | 一种利用赤泥制备FeOOH的方法 | |
| CN108793381A (zh) | 一种有机污染物的降解方法 | |
| CN103691448A (zh) | 磁性污泥基臭氧催化剂的制备方法及应用 | |
| Yin et al. | Photocatalytic oxidation activity enhanced by iron-oxalate chelates for Fenton-like oxidation of As (III) in oxalate systems | |
| CN107010749A (zh) | 一种去除焦化纳滤浓水中总有机碳的装置和多级联合工艺 | |
| CN106000554A (zh) | 一种利用二氧化锰处理有机固相废物并制备三氧化二锰及用该产物处理水中污染物的方法 | |
| CN110698038A (zh) | 一种污泥脱水及去除细菌16S rRNA基因和抗生素抗性基因的方法 | |
| CN105344377B (zh) | 一种污水处理用纳米二氧化钛改性光催化剂的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171208 |