CN108503015A - 一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 - Google Patents
一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108503015A CN108503015A CN201810307934.8A CN201810307934A CN108503015A CN 108503015 A CN108503015 A CN 108503015A CN 201810307934 A CN201810307934 A CN 201810307934A CN 108503015 A CN108503015 A CN 108503015A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sludge
- catalyst
- carbon
- metal
- sludge carbon
- 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
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 118
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 97
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 96
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 23
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000010865 sewage Substances 0.000 claims abstract description 16
- WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N bismuth(iii) oxide Chemical compound O=[Bi]O[Bi]=O WMWLMWRWZQELOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910000108 silver(I,III) oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N indium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[In+3].[In+3] PJXISJQVUVHSOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000008399 tap water Substances 0.000 claims description 8
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 claims description 8
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 claims description 5
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 5
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 5
- 229910009112 xH2O Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N dinitrooxybismuthanyl nitrate Chemical compound [Bi+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PPNKDDZCLDMRHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910002554 Fe(NO3)3·9H2O Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 2
- 230000037351 starvation Effects 0.000 claims description 2
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Inorganic materials [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract description 13
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 abstract description 8
- 238000012986 modification Methods 0.000 abstract description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 abstract description 4
- 230000035800 maturation Effects 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract 1
- ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 2-chlorophenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1Cl ISPYQTSUDJAMAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000007832 Na2SO4 Substances 0.000 description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 11
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 11
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 10
- 238000011161 development Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 5
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 4
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 description 1
- 208000031320 Teratogenesis Diseases 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000734 genotoxic potential Toxicity 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000219 mutagenic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003505 mutagenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
-
- 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
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
- C02F2101/345—Phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/36—Organic compounds containing halogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/026—Fenton's reagent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供一种新型高效污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及其应用。本发明用城市污水处理厂活性污泥作为原料，在高温下进行热解制备出污泥活性炭，用H2SO4进行处理得到表面改性的污泥炭，以Fe2O3、MnO2、Ag2O、In2O3、Bi2O3、SrO中的一种或两种以上作为活性组分负载到污泥活性炭载体，经过浸渍、混合、热解后得到一种新型高效光Fenton催化剂。本发明制备的光Fenton催化剂在光催化氧化中具有活性高、活性组分浸渍量少、制备简单、技术成熟、稳定性好及成本低等优点。其方法对有机废水中的TOC去除率达到95％以上。本发明所得的光Fenton催化剂具备催化性能高、结构稳定，有利于此污泥热解制备的催化剂在光催化氧化工业的推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型高效污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及其应用，适用于光催化氧化处理难降解工业有机废水，属于水处理技术和环境功能材料领域。
技术背景
社会经济的飞速发展促使工业化和城市化的水平不断提高，相应的石油化工、塑料、合成纤维、焦炭等工业得到迅猛发展，各种有机废水排放量逐年增大。有机废水具有致癌、致畸、致突变的潜在毒性，影响水生生物的生长和繁殖，污染饮用水水源，已经严重威胁了人类的生存安全和健康发展，对经济和社会的可持续发展构成重要制约，因此，处理工业有机废水迫在眉睫。工业上处理有机废水的方法很多，常用的方法有生化发、氧化法、萃取法、吸附法、液膜分离法等，随着环境标准的日益提高，传统的污水处理方法已经越来越难达到环保的要求和国家以及社会的期望。发展成本低且效率高的水处理技术，有效降解废水中的色度、COD、特别是难降解物质等，提高排放废水的水质，使其达到更高的要求，这对环境发展以及社会经济的发展都显得尤为重要。
Fenton反应作为近年来作为国际上广泛采用的一种新型高效氧化技术，其特点在于Fenton反应能够产生强氧化的·OH活性组分，可以将有毒或难降解的有机污染物矿化成为对环境无污染的CO2和H2O，用于废水的深度净化，是一种环境友好的绿色催化新工艺。随着研究的深入，高效氧化技术在处理高浓度、难降解、毒性大的废水方面有很大的进展，发现紫外光的照射可以促使Fenton反应产生更多的自由基，因此光Fenton法可以用于难降解污染物的去除。Fenton反应通常在均相下进行，尽管催化效率高且反应容易控制，但对反应的pH值要求苛刻(通常只在2.5～3.5的范围内才有高效的催化效果)，反应体系易产生含铁淤泥，造成二次污染。这些缺点很大程度上限制了Fenton反应在降解水中的有机污染物的应用。因此，人们日益转向对非均相Fenton反应的研究。非均相Fenton反应催化剂主要集中在两个方面：(1)寻找或制备合适的催化剂载体，使金属的活性成分成分能够均匀牢固的负载于载体上，以提高催化剂的性能及其固-液分离能力；(2)选取和优化催化活性组分，通过优化催化制备条件对催化剂活性组分中的金属(晶型、晶体尺寸)进行调控，以制备出催化效率更高、适应性更佳、pH使用范围更广的高效稳定复合型催化剂。综上所述，非均相光Fenton反应体系，不仅有利于提高有机工业废水中有毒物质的去除率，而且具有相对适宜反应进行的宽pH窗口，因此本研究采用非均相光Fenton体系作为反应的条件。
目前光催化反应器只停留在小型水处理工艺以及试验阶段，缺乏大型反应器的设计，难以满足现今工业化高度发展的需求。为了克服这些技术的缺陷，可将高活性、不易流失的金属Fe、Mn、Ag、In、Bi、Sr等金属负载在催化剂表面，利用金属离子捕获导带中电子，以减少光生电子和空穴的复合，提高催化活性。通过催化剂的掺杂改性，扩展其对光能的利用范围，使相应波长移至可见光区，提高光能的利用率，来降低工程成本。因此，寻找合适的催化剂作为金属的活性组分载体来处理工业废水有很好的前景。
最新研究表明，污泥中含有大量的有机物，在一定高温下以污泥为原料通过改性可以制备含炭吸附剂。由污泥制成的吸附剂可以对COD及其某些重金属离子有很高的去除率，是一种优良的有机废水处理催化剂。利用污泥炭作为催化剂的氧化过程能够加速污染物的降解，污泥炭可以作为催化过氧化氢氧化、光催化氧化和臭氧催化氧化中稳定的催化剂。
总而言之，利用污泥炭作为活性组分载体，以Fe2O3、MnO2、Ag2O、In2O3、Bi2O3、SrO中的一种或两种以上为活性组分，用于非均相光Fenton反应降解有机工业废水，主要包括煤化工废水、制药企业废水、膜过滤浓盐水、石化行业废水及化工企业废水等，不仅具有高降解率、成本优势，还改变了污泥的废弃物性质，实现污泥的功能化和资源化。因此，该类催化剂在工业上将会得到更广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是提出一种在光Fenton反应中，具有处理难降解工业有机废水的结构稳定和高活性催化剂的制备方法及其应用，以污泥活性炭或表面改性的污泥炭作为活性组分载体，以Fe2O3、MnO2、Ag2O、In2O3、Bi2O3、SrO中的一种或两种以上作为活性组分负载到污泥活性炭载体，制备一种新型高效光Fenton催化剂，在H2O2与紫外光存在的条件下，用于光Fenton催化氧化处理工业有机废水。
为了实现上述目的，本发明通过控制污泥焙烧温度及其改性条件，控制水洗工艺、烘干温度、金属负载量和负载时间，得到土黄色的污泥热解制备的光Fenton催化剂。在H2O2存在的条件下，通过控制紫外光的照射强度、催化剂的投加量和反应温度，本发明所制备的一种新型高效光Fenton催化剂能够高效快速去除水体中有机污染物，是一种性能优异的非均相光Fenton催化剂。
在本发明专利中，我们报道了在H2O2与紫外光存在的条件下，这种新型光Fenton催化剂能够高效去除水体中的邻氯苯酚，很有希望应用到实际水处理领域。
具体的说，一种高效污泥热解制备光Fenton催化剂的方法，包括如下步骤：
(1)取城市污水处理厂的脱水污泥样品，将其放入炉中，在隔绝氧气的条件下300～900℃焙烧1-8h，冷却至50℃以下，获得具有良好孔结构、高吸附性的污泥炭。
(2)也可以将(1)中得到的污泥炭用重量百分含量为10～60wt.％的H2SO4浸泡2～20h，温度控制在10～80℃之间，之后将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为6～8，对经过处理后的污泥炭在50～140℃下进行烘干，即得到表面改性的污泥炭。
以步骤(1)所述污泥炭或步骤(2)表面改性污泥炭作为载体，以Fe、Mn、Ag、In、Bi、Sr中的一种或两种以上作为活性组分，以金属计其活性组分负载量为0.1～5.0wt.％。
取步骤(1)所述污泥炭或步骤(2)表面改性污泥炭浸泡在Fe(NO3)3·9H2O、Mn(NO3)2·4H2O、AgNO3、InN3O9·xH2O、Bi(NO3)3·5H2O、Sr(NO3)2中一种或两种以上溶液中2～48h，使用N2作为保护气，在300～900℃下焙烧1-8h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计其活性组分负载量为0.1～5.0wt.％。
所述催化剂用于光催化湿式过氧化氢氧化处理有机废水间歇反应条件为：常压，废水初始pH：3～7，反应温度10～80℃，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.2～5.0，光强度为50～5000W，催化剂投加量为0.02～1.0g/L。
本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
(1)原料来源广泛且易得(工业用废弃污泥来源广泛且廉价、过氧化氢价格同样低廉)、操作简便安全、活性组分浸渍量少、技术成熟等。
(2)本发明的制备工艺简单、成本低，合成效率高、耗能低，反应过程易于控制。
(3)本发明人检验了本发明的一种新型光Fenton催化剂的催化效果，发现在H2O2和紫外光存在的条件下，本发明的催化剂能快速高效的去除难降解的工业有机废水，并且具有广泛的pH范围适用性，是一种性能优良的光Fenton催化剂，市场前景较好。
本发明制备的光Fenton催化剂在光催化氧化中具有活性高、活性组分浸渍量少、制备简单、技术成熟、稳定性好及成本低等优点。本发明还提供了一种高效污泥热解非均相光Fenton催化剂降解有机废水的方法，其方法对有机废水中的TOC去除率达到95％以上，均可满足国家一级废水排放标准。本发明所得的光Fenton催化剂具备催化性能高、结构稳定，有利于此污泥热解制备的催化剂在光催化氧化工业的推广。
附图说明
图1为实施例1中催化剂关系图，邻氯苯酚去除率与反应时间关系图。
具体实施方式
本发明所述的高效光Fenton催化剂，可以处理难降解有机废水，提高有机物的去除率，从而促进了光Fenton技术的广泛应用。
下面结合实施例和附图来详细说明本发明。
实施例1：
①将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在600℃下进行煅烧4h后，冷却至室温，得到污泥炭。
②将上述得到的污泥炭在20℃条件下用10％的硫酸浸泡2h后，将将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为6，对处理后的污泥炭在120℃条件下烘干，得到表面改性的污泥炭。
③将上述表面改性的污泥炭等体积浸渍Fe(NO3)3·9H2O溶液，使用N2作为保护气，在500℃下焙烧2h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计其活性组分负载量为5.0wt.％。
④光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.5g/L，邻氯苯酚初始浓度为1000mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝1，光强度为500W，反应160min后，邻氯苯酚转化率为100％，TOC去除率为95％。
实施例2：
①将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在700℃下进行煅烧5h后，冷却至室温，得到污泥炭。
②将上述得到的污泥炭在20℃条件下用20％的硫酸浸泡4h后，将将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为7，对处理后的污泥炭在80℃条件下烘干，得到表面改性的污泥炭。
③将上述表面改性的污泥炭等体积浸渍AgNO3溶液，使用N2作为保护气，在400℃下焙烧5h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计其活性组分负载量为1.0wt.％。
④光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.5g/L，邻氯苯酚初始浓度为2000mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝2，光强度为1000W，反应140min后，邻氯苯酚转化率为100％，TOC去除率为98％。
实施例3：
①将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在800℃下进行煅烧6h后，冷却至室温，得到污泥炭。
②将上述得到的污泥炭在40℃条件下用30％的硫酸浸泡3h后，将将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为6，对处理后的污泥炭在85℃条件下烘干，得到表面改性的污泥炭。
③将上述表面改性的污泥炭等体积浸渍AgNO3和Mn(NO3)2·4H2O溶液，使用N2作为保护气，在700℃下焙烧4h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计Ag2O负载量为1wt.％，以金属计MnO2负载量为4.0wt.％。
④光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.3g/L，邻氯苯酚初始浓度为1500mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.5，光强度为2000W，反应100min后，邻氯苯酚转化率为98％，TOC去除率为75％。
实施例4：
①将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在700℃下进行煅烧1h后，冷却至室温，得到污泥炭。
②将上述得到的污泥炭体积浸渍Bi(NO3)3·5H2O和Sr(NO3)2溶液，使用N2作为保护气，在400℃下焙烧2h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计Bi2O3负载量为2wt.％，以金属计SrO负载量为3wt.％。
③光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.5g/L，邻氯苯酚初始浓度为500mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.7，光强度为1000W，反应90min后，邻氯苯酚转化率为99％，TOC去除率为88％。
实施例5：
①将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在450℃下进行煅烧4h后，冷却至室温，得到污泥炭。
②将上述得到的污泥炭等体积浸渍InN3O9·xH2O和Mn(NO3)2·4H2O溶液，使用N2作为保护气，在500℃下焙烧3.5h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计In2O3负载量为1wt.％，以金属计MnO2负载量为4wt.％。
③光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.4g/L，邻氯苯酚初始浓度为800mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.6，光强度为700W，反应60min后，邻氯苯酚转化率为95％，TOC去除率为79％。
对比例1：
1.以煤质活性炭为载体等体积浸渍InN3O9·xH2O和Mn(NO3)2·4H2O溶液，使用N2作为保护气，在500℃下焙烧3.5h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/活性炭催化剂，以金属计In2O3负载量为1wt.％，以金属计MnO2负载量为4wt.％。
2.光Fenton反应实验条件：金属/活性炭催化剂投加量为0.4g/L，邻氯苯酚初始浓度为800mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.6，光强度为700W，反应60min后，邻氯苯酚转化率为79％，TOC去除率为54％。
对比例2：
1.将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在250℃下进行煅烧1h后，冷却至室温，得到污泥炭。
2.将上述得到的污泥炭体积浸渍Bi(NO3)3·5H2O和Sr(NO3)2溶液，使用N2作为保护气，在400℃下焙烧2h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计Bi2O3负载量为2wt.％，以金属计SrO负载量为3wt.％。
3.光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.5g/L，邻氯苯酚初始浓度为500mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.7，光强度为1000W，反应90min后，邻氯苯酚转化率为63％，TOC去除率为42％。
对比例3：
1.将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在800℃下进行煅烧6h后，冷却至室温，得到污泥炭。
2.将上述得到的污泥炭在40℃条件下用5％的硫酸浸泡3h后，将将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为6，对处理后的污泥炭在85℃条件下烘干，得到表面改性的污泥炭。
3.将上述表面改性的污泥炭等体积浸渍AgNO3和Mn(NO3)2·4H2O溶液，使用N2作为保护气，在700℃下焙烧4h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计Ag2O负载量为1wt.％，以金属计MnO2负载量为5wt.％。
4.光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.3g/L，邻氯苯酚初始浓度为1500mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.5，光强度为2000W，反应100min后，邻氯苯酚转化率为72％，TOC去除率为60％。
对比例4：
1.将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在700℃下进行煅烧5h后，冷却至室温，得到污泥炭。
2.将上述得到的污泥炭在20℃条件下用20％的硫酸浸泡1h后，将将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为7，对处理后的污泥炭在80℃条件下烘干，得到表面改性的污泥炭。
3.将上述表面改性的污泥炭等体积浸渍AgNO3溶液，使用N2作为保护气，在400℃下焙烧5h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计活性组分负载量为1wt.％。
4.光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.5g/L，邻氯苯酚初始浓度为2000mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝2，光强度为1000W，反应140min后，邻氯苯酚转化率为68％，TOC去除率为51％。
对比例5：
1.将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在600℃下进行煅烧4h后，冷却至室温，得到污泥炭。
2.将上述得到的污泥炭在20℃条件下用10％的硫酸浸泡2h后，将将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为6，对处理后的污泥炭在120℃条件下烘干，得到表面改性的污泥炭。
3.光Fenton反应实验条件：表面改性的污泥炭投加量为0.5g/L，邻氯苯酚初始浓度为1000mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝1，光强度为500W，反应160min后，邻氯苯酚转化率为71％，TOC去除率为52％。
对比例6：
1.将城市生活污水处理厂污泥烘干后，使用N2作为保护气在450℃下进行煅烧4h后，冷却至室温，得到污泥炭。
2.将上述得到的污泥炭等体积浸渍InN3O9·xH2O和Mn(NO3)2·4H2O溶液，使用N2作为保护气，在500℃下焙烧3.5h，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计In2O3负载量为1wt.％，以金属计MnO2负载量为4wt.％。
3.光Fenton反应实验条件：金属/污泥炭催化剂投加量为0.4g/L，邻氯苯酚初始浓度为800mg/L，Na2SO4含量为5g/L，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.6，光强度为40W，反应60min后，邻氯苯酚转化率为45％，TOC去除率为19％。
Claims (5)
1.一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法，其特征在于：
(1)取城市污水处理厂的脱水污泥样品，将其放入炉中，在隔绝氧气的条件下300～900℃(最适温度为400-600℃)焙烧1-8h(最适时间为2-4h)，冷却至50℃以下(较佳为30℃)，获得具有良好孔结构、高吸附性的污泥炭；
(2)将步骤(1)中得到的污泥炭用重量百分含量为10～60wt.％(最适浓度为20-50％)的H2SO4浸泡2～20h，温度控制在10～80℃之间(最适温度为20-50℃)，之后将得到浸泡后的污泥炭用自来水冲洗至出水pH值为6～8(较佳为pH值为7)，对经过处理后的污泥炭在50～140℃(较佳为120℃)下进行烘干，即得到表面改性的污泥炭；
(3)将步骤(1)所制备获得的污泥炭和/或步骤(2)制备获得的表面改性污泥炭作为载体，以Fe2O3、MnO2、Ag2O、In2O3、Bi2O3、SrO中的一种或两种以上作为活性组分，以金属计其活性组分负载量为0.1～5.0wt.％(较佳为2.0～3.0wt.％)，获得金属/污泥活性炭催化剂。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)的金属/污泥活性炭催化剂的制备过程为，
取步骤(1)所述污泥炭和/或步骤(2)所述表面改性污泥炭浸泡在Fe(NO3)3·9H2O、Mn(NO3)2·4H2O、AgNO3、InN3O9·xH2O、Bi(NO3)3·5H2O、Sr(NO3)2中一种或两种以上溶液中2～48h(较佳为12～24h)，使用N2作为保护气，在300～900℃(较佳为400～600℃)下焙烧1-8h(较佳为2-4h)，在N2的保护下冷却至室温，得到金属/污泥活性炭催化剂，以金属计其活性组分的负载量为0.1～5.0wt.％(较佳为0.5～2.0wt.％)。
3.一种权利要求1或2所制备获得的光Fenton催化剂。
4.一种权利要求3所述催化剂在光催化湿式过氧化氢氧化处理有机废水中的应用。
5.按照权利要求4所述污泥炭电化学催化剂的应用，
所述催化剂用于光催化湿式过氧化氢氧化处理有机废水间歇反应条件为：常压，废水初始pH：3～7(较佳为pH：3～4)，反应温度10～80℃(较佳为30～60℃)，H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.2～5.0(较佳为H2O2(mg/L)：COD(mg/L)＝0.5～1.0)，光强度为50～5000W(较佳为500～1000W)，催化剂投加量为0.02～1.0g/L(较佳为0.5～1.0g/L)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810307934.8A CN108503015A (zh) | 2018-04-08 | 2018-04-08 | 一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810307934.8A CN108503015A (zh) | 2018-04-08 | 2018-04-08 | 一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108503015A true CN108503015A (zh) | 2018-09-07 |
Family
ID=63381155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810307934.8A Pending CN108503015A (zh) | 2018-04-08 | 2018-04-08 | 一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108503015A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109225187A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-18 | 南京工业大学 | 一种污泥基陶基催化剂的制备方法及其应用 |
| CN110054316A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-26 | 郑水芝 | 一种黑臭河道处理工艺 |
| CN110152690A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-23 | 南京化学工业园环保产业协同创新有限公司 | 一种光芬顿氧化催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111013636A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-04-17 | 重庆大学 | 一种基于城市污泥的低温脱硝催化剂的制备方法 |
| CN111617761A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-04 | 浙江省生态环境科学设计研究院 | 一种磁性污泥炭非均相Fenton催化剂及其制备方法 |
| CN113893855A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-07 | 苏州大学 | 一种树脂纤维状介孔SiO2负载Fe2O3催化剂及其制备方法与应用 |
| CN114308039A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-12 | 昆明华信金属材料制造有限公司 | 一种轧机污泥资源化方法 |
| CN116371438A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-07-04 | 中国科学技术大学 | 一种助芬顿污泥单原子助催化剂及其制备方法，以及助芬顿处理废水的方法 |
| CN116943638A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-10-27 | 陕西积健环保科技有限公司 | 一种烟气脱硝催化剂及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106311202A (zh) * | 2015-07-02 | 2017-01-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种污泥炭催化剂的制备方法及催化剂和应用 |
-
2018
- 2018-04-08 CN CN201810307934.8A patent/CN108503015A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106311202A (zh) * | 2015-07-02 | 2017-01-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种污泥炭催化剂的制备方法及催化剂和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| S.-J. YUAN ET.AL: ""Facile synthesis of sewage sludge-derived mesoporous material as an efficient and stable heterogeneous catalyst for photo-Fenton reaction"", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109225187A (zh) * | 2018-11-16 | 2019-01-18 | 南京工业大学 | 一种污泥基陶基催化剂的制备方法及其应用 |
| CN109225187B (zh) * | 2018-11-16 | 2021-06-11 | 南京工业大学 | 一种污泥基陶基催化剂的制备方法及其应用 |
| CN110054316A (zh) * | 2019-04-25 | 2019-07-26 | 郑水芝 | 一种黑臭河道处理工艺 |
| CN110152690A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-23 | 南京化学工业园环保产业协同创新有限公司 | 一种光芬顿氧化催化剂及其制备方法和应用 |
| CN111013636A (zh) * | 2019-10-10 | 2020-04-17 | 重庆大学 | 一种基于城市污泥的低温脱硝催化剂的制备方法 |
| CN111617761A (zh) * | 2020-06-11 | 2020-09-04 | 浙江省生态环境科学设计研究院 | 一种磁性污泥炭非均相Fenton催化剂及其制备方法 |
| CN113893855A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-07 | 苏州大学 | 一种树脂纤维状介孔SiO2负载Fe2O3催化剂及其制备方法与应用 |
| CN113893855B (zh) * | 2021-10-28 | 2024-03-26 | 苏州大学 | 一种树脂纤维状介孔SiO2负载Fe2O3催化剂及其制备方法与应用 |
| CN114308039A (zh) * | 2022-01-06 | 2022-04-12 | 昆明华信金属材料制造有限公司 | 一种轧机污泥资源化方法 |
| CN116371438A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-07-04 | 中国科学技术大学 | 一种助芬顿污泥单原子助催化剂及其制备方法，以及助芬顿处理废水的方法 |
| CN116943638A (zh) * | 2023-08-07 | 2023-10-27 | 陕西积健环保科技有限公司 | 一种烟气脱硝催化剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108503015A (zh) | 一种污泥热解制备光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 | |
| Rajoria et al. | Treatment of electroplating industry wastewater: a review on the various techniques | |
| Elleuch et al. | A new insight into highly contaminated landfill leachate treatment using Kefir grains pre-treatment combined with Ag-doped TiO2 photocatalytic process | |
| CN111013590B (zh) | 生物炭负载四氧化三钴催化材料的制备方法 | |
| CN109248704B (zh) | 碳、氧共掺杂石墨相氮化碳的制备及其在催化活化过硫酸盐降解水中污染物中的应用 | |
| CN108993475B (zh) | 一种三元复合材料非均相光Fenton催化剂及其制备和应用 | |
| CN103663860A (zh) | 一种高浓度废水的处理方法 | |
| CN108793540A (zh) | 一种难降解有机废水深度处理的方法 | |
| CN101172728A (zh) | 毒死蜱农药废水处理工艺 | |
| CN112194236A (zh) | 一种利用生物炭-氧化铜复合材料活化过一硫酸盐处理含盐难降解废水的方法 | |
| CN101920188B (zh) | 一种锰矿改性方法及在地下水渗透反应墙除砷中的应用 | |
| CN104891733A (zh) | 一种垃圾渗滤液的处理方法 | |
| CN112340830B (zh) | 以吸附-解吸后的废弃吸附剂为原料的催化剂在活化过硫酸盐处理高盐有机废水中应用 | |
| CN112337490A (zh) | 一种Mn-FeOCl材料制备及其催化降解水中孔雀石绿使用方法 | |
| CN110606539B (zh) | 一种污泥资源化利用处理有机废水的方法 | |
| Gulyas | Solar heterogeneous photocatalytic oxidation for water and wastewater treatment: problems and challenges | |
| CN111410237B (zh) | 一种废弃污染生物质资源化利用的方法 | |
| CN108479741A (zh) | 一种污泥制备非均相光Fenton催化剂的方法及催化剂和应用 | |
| CN1257768C (zh) | 钨酸盐光催化剂的制备及其在催化降解糖蜜酒精废水中的应用 | |
| Guo et al. | Preparation of SnOx-MnOx@ Al2O3 for catalytic ozonation of phenol in hypersaline wastewater | |
| CN109896574B (zh) | 一种碳铁氧体-氧化钛多功能净水材料及其制备方法 | |
| CN115430452A (zh) | 一种氮改性生物炭材料及对有机污染水体的处理方法 | |
| CN114985015A (zh) | NH2-MIL-53(Fe)/Ag@g-C3N4光芬顿催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN101402477B (zh) | 添加铜离子提高丙烯腈废水辐照处理效果的一种方法 | |
| Singh | Utilization of nanoparticle-loaded adsorbable materials for leachate treatment |
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 |
Application publication date: 20180907 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |