CN109107576A - 芬顿反应器用镍催化填料 - Google Patents

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Abstract

一种芬顿反应器用镍催化填料，属污水处理技术领域，包括载体和负载于载体表面的催化剂，载体为天然火山岩，其机械强度高，比表面积大，可使填料使用时流化状态好，天然火山岩表面的催化剂附着层为氧化镍，催化能力强，将该填料装入芬顿塔进行污水处理，可大幅降低药剂的添加量，处理成本低，且反应迅速，出水效果好，经济效益明显。

Description

芬顿反应器用镍催化填料
技术领域
本发明属污水处理技术领域，涉及一种芬顿反应器用填料，尤其是指镍催化填料。
背景技术
芬顿反应器在难生物降解的有机废水处理上具有独特优势，其处理效果和填料的种类与性能密切相关。填料通常由载体和其表面负载的催化剂构成。常见的载体有石英砂、沸石、载铁陶粒等，其比表面积小，影响催化效果，另外载体颗粒密度大，单位体积重，填料在反应器内无法形成良好的流化状态，不利于化学反应。
中国专利申请2017106469401公开了“一种芬顿流化床用催化型填料及其制备方法”，载体为聚丙烯或聚酰胺，催化剂是金属盐、活性炭与粘结剂的组合物，金属盐是铁、锰、钴、铜的氯化盐或硝酸盐，制造这种填料是将金属盐、活性炭和粘结剂混均，超声得浆料，然后把栽体浸入浆料，取出后加热活化。据公开的文件描述，该催化型填料可以有巨大的催化面积，提高了过氧化氢的利用率，降低药剂投入量，减少含铁污泥的产量；载体密度适中，使填料在反应器内充分流化，缩短了反应时间，动力消耗低，且填料稳定性好，可重复使用，无二次污染。由此可见，芬顿流化床用催化型填料的载体、催化剂的选择尤为关键，直接决定药剂的使用量、利用率，进而影响污水处理的效率。上述专利提供的填料，存在的不足是以聚丙烯或聚酰胺作为载体，机械强度较弱，寿命短，成本较高；其二，以铁、锰、钴、铜进行催化，用于制药和印染行业的污水处理时，催化效果仍不理想，生产成本仍有降低空间。
发明内容
本发明正是为了克服上述不足，提供一种芬顿反应器用镍催化填料，以天然火山岩为载体，不仅成本低，而且机械强度高，比表面积大，可使填料使用时流化状态好；以过渡金属镍为催化剂，针对制药和印染行业的污水，催化能力强，能大幅减少反应中药剂的添加量。
具体是这样来实施的：一种芬顿反应器用镍催化填料，包括载体和负载于载体表面的催化剂，其特征在于载体为天然火山岩，天然火山岩表面的催化剂附着层为氧化镍。
选用的天然火山岩的粒径为3-6cm。
催化剂氧化镍与载体天然火山岩的质量比为25-40g氧化镍/Kg天然火山岩。
上述芬顿反应器用镍催化填料的制造方法是：将硫酸镍溶于水中，搅拌均匀，将天然火山岩放入硫酸镍水溶液中，调节pH至9-11，产生的大量氢氧化镍沉淀在天然火山岩表面，静置20-40min，取出天然火山岩在70~100℃条件下干燥18-24小时，天然火山岩表面形成氧化镍附着层。
该制造方法中，调节PH的最佳范围是10左右，较好的干燥温度是80-90℃，干燥时间20-24小时。
本发明使用的硫酸镍为六水合硫酸镍，用NaOH溶液调节pH值。
本发明的有益效果是：
1．作为载体的天然火山岩，外观无尖粒状，对水流阻力小，不易堵塞，布水布气均匀且表面粗糙，附着能力强；天然蜂窝多孔具有比表面积大，是天然的催化填料；天然火山岩的机械强度可达到5.0Mpa左右，耐得住不同强度的水力剪切作用，使用寿命远远长于其它滤料；密度适中，容易悬浮且不跑料，流化状态良好；天然火山石中含有钠、镁、铝、硅、钙、钛、锰、铁、镍、钴和钼等几十种矿物质，其中镍、锰、钴、钼等元素均为过渡金属元素，天然具有催化较强的催化作用；
2．选择过渡金属镍的氧化物作为催化剂，具有较强的氧化还原性能，其耐热性、抗毒性强，更有利于催化剂性能调变，另外相对于铁，镍具有较好的耐腐蚀，耐高温，防锈等性能，寿命长；相对于锰、钴等，镍不易被有机物毒化导致失活，矿产存量大，相对便宜；
3．采用沉淀法制造填料，相比浸渍法，催化剂层更均匀，反应条件容易控制，生产设备简单、投资小，适合大批量生产；
4. 将该填料装入芬顿塔进行污水处理，可大幅降低药剂的添加量，处理成本低，且反应迅速，出水效果好，经济效益明显。
具体实施方式
实施例1，一种芬顿反应器用镍催化填料，以3-6cm的天然火山岩为载体，天然火山岩表面的催化剂附着层为氧化镍，氧化镍与载体天然火山岩的质量比为30g氧化镍/Kg天然火山岩。
制造方法是：将六水合硫酸镍溶于水中，搅拌均匀，将天然火山岩放入硫酸镍水溶液中，用NaOH溶液调节pH至10，产生的大量氢氧化镍沉淀在天然火山岩表面，静置20-40min，取出天然火山岩在80℃条件下干燥24小时，天然火山岩表面形成氧化镍附着层。
实施例2，参考实施例1，一种芬顿反应器用镍催化填料的氧化镍与载体天然火山岩的质量比为25g氧化镍/Kg天然火山岩。
制造时将六水合硫酸镍溶于水中，搅拌均匀，将天然火山岩放入硫酸镍水溶液中，用NaOH溶液调节pH至9，产生的大量氢氧化镍沉淀在天然火山岩表面，静置20-40min，取出天然火山岩在70℃条件下干燥20小时，天然火山岩表面形成氧化镍附着层。
实施例3，参考实施例1，一种芬顿反应器用镍催化填料的氧化镍与载体天然火山岩的质量比为40g氧化镍/Kg天然火山岩。
制造时将六水合硫酸镍溶于水中，搅拌均匀，将天然火山岩放入硫酸镍水溶液中，用NaOH溶液调节pH至11，产生的大量氢氧化镍沉淀在天然火山岩表面，静置20-40min，取出天然火山岩在90℃条件下干燥18小时，天然火山岩表面形成氧化镍附着层。
将实施例1-3制造的填料装入芬顿反应器中进行中试测试，每小时进水量2m3，每小时加药剂FeSO4（10%）18L，H2O2（30%）0.6L，NaOH（30%）0.7L，能将进水COD从141.3降到出水的36.12、43.64、37.62，且稳定达标排放，同时对出水的TP进行了检测，混凝沉淀后完全去除了水中的总磷，药剂费用平均为1.66元/t，而普通fenton达到同样效果药剂成本在2.2元/t以上。
由中试数据可知，采用本发明的镍催化填料，可大幅降低处理成本，且反应迅速，出水效果好，经济效益明显。

Claims (9)

1.一种芬顿反应器用镍催化填料，包括载体和负载于载体表面的催化剂，其特征在于载体为天然火山岩，天然火山岩表面的催化剂附着层为氧化镍。
2.根据权利要求1所述的芬顿反应器用镍催化填料，其特征在于天然火山岩的粒径为3-6cm。
3.根据权利要求1所述的芬顿反应器用镍催化填料，其特征在于催化剂氧化镍与载体天然火山岩的质量比为25-40g氧化镍/Kg天然火山岩。
4.根据权利要求1-3之一所述的芬顿反应器用镍催化填料的制造方法，其特征在于将硫酸镍溶于水中，搅拌均匀，将天然火山岩放入硫酸镍水溶液中，调节pH至9-11，产生的大量氢氧化镍沉淀在天然火山岩表面，静置20-40min，取出天然火山岩在70~100℃条件下干燥18-24小时，天然火山岩表面形成氧化镍附着层。
5.根据权利要求4所述的芬顿反应器用镍催化填料的制造方法，其特征在于调节PH至10。
6.根据权利要求4所述的芬顿反应器用镍催化填料的制造方法，其特征在干燥温度是80-90℃。
7.根据权利要求4所述的芬顿反应器用镍催化填料的制造方法，其特征在干燥时间20-24小时。
8.根据权利要求4所述的芬顿反应器用镍催化填料的制造方法，其特征在硫酸镍选用六水合硫酸镍。
9.根据权利要求4所述的芬顿反应器用镍催化填料的制造方法，其特征在用NaOH溶液调节PH值。
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