一种制备处理染料废水联合改性催化剂的方法技术

一种制备处理染料废水联合改性催化剂的方法，其特征在于：将８０－２００ｍＬ水合肼加入搅拌状态下１５０－４００ｍＬ五水硫酸铜溶液中陈化１５－３５ｍｉｎ，而后再加入１５－３０ｇ工业铁粉，搅拌２－５ｍｉｎ，过滤得沉淀物，将沉淀经蒸馏水洗涤，烘干即得催化剂。

Method for preparing modified catalyst for treating dye wastewater

A preparation method of treatment of dye wastewater by modified catalyst, which is characterized in that: 80 200mL hydrazine hydrate added under stirring condition 150 400mL five water copper sulfate solution aging for 15 35min, then added 15 30g industrial iron, stirring 2 5min, filtering sediment, will precipitate distilled water washing and drying to obtain the catalyst.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及染料废水处理，具体地说是一种制备处理染料废水联合 改性催化剂的方法。
技术介绍
随着化工工业的发展，印染行业釆用的染料品种不断增多，不仅在结构 上环数增加，碳链增长，染色基团也增多，而且还常常含有多种具有生物 毒性或"三致"(致癌、致畸、致突变)效应的有机污染物，这些有机污染 物排入到水环境后，难以釆用常规方法进行治理，尤其是废水中残存的染 料组分即使浓度很低，排入水体也会造成水体透光率降低，导致水体生态 系统的破坏，由此造成的生态危害及经济损失是不可计量的。而且，我国 纺织印染行业的单位耗水量和单位排污总量大，发展迅速的中小型企业由 于资金和技术等方面的原因大多数没有治理污染的措施，再加上我国纺织 印染行业产量大、生产企业分散等原因造成染料废水的治理深度和广度都 不够。近年来，有关"三废"的排放标准和法规不仅在数量上不断增加， 标准也更为严格和苛刻，因此探索一种容易为工业企业所接受的简单、经 济、高效、低耗、安全、无害的净化染料废水的处理方法是一项很紧迫， 也很有意义的工作。近年来，有关内电解反应和光催化反应处理工业废水的研究非常活跃，研究所涉及到的内容也很广泛。其中，内电解法又称铁屑法。20世纪70年 代，前苏联科学工作者把该法首次应用于印染废水处理，随后被引入我国。该法曾用于各种规模的印染企业废水治理工程，效果良好；而光催化氧化技术是一种新兴的较为有效的处理废水的高级化学氧化技术。由于是一种 物理化学过程，很易加以控制，满足各种废水处理要求，且能耗低，反应 条件温和，在紫外光照射或暴露在太阳光下发生。内电解法是基于电化学原理，将铸铁屑作为滤料，使染料废水浸没或通过，利用Fe和Fe/C与溶液的电位差，发生电极反应。反应过程中产生 较高化学活性的新生态,能与染料废水中多种组分发生氧化-还原反应， 破坏染料发色结构或基团，阳极产生的新生态Fe2+,其水解产物有较强的吸 附和絮凝作用，达到去除污染物的目的；铁是活泼金属，在酸性条件下， 它的还原能力可使某些有机物被还原为还原态。铁的这种还原作用能使一 些大分子染料降解为低分子无色物质，具有脱色的作用，同时也提高了废 水的生物降解性，为进一步生化处理创造了有利条件。铁屑法处理染料废 水的特点主要有(l)适用范围广，可对不同种类及结构的染料除色且除 色效率高；(2)可提高难降解染料的可生化性；(3)取材容易且不耗电，处理成本低；(4)使用寿命长，操作维护方便；(5)占地面积小，系统构造简单，整个装置易于定型化。但是，铁屑法工艺在实际运行中也暴露出一些问题。比如，铁屑法对废水C0D去除较差；随着反应时间的延长，铁 屑易结块出现沟流现象，而且电极反应的产物容易在铁屑表面沉积使铁屑 钝化，从而大大降低处理效果。此外，铁屑法处理废水通常是在酸性条件 下进行的，因而溶出的铁量大，增加了脱水工程的负担，而且进水与出水 的pH调节也比较繁瑣。综上所述，铁屑内电解法不宜单独使用，如果将此 法与其他方法联用而协同互补，则将具有相当大的应用前景和经济开发潜 力。光催化氧化法则是利用某些物质(如铁配合物、简单化合物等)在光照 的作用下所产生的自由基来氧化染料分子。光催化反应过程中没有加入污 染物，且产物安全，消除了二次污染，是一种高效节能型的废水处理技术。 而且，光催化法最显著的特点是在反应过程中会产生氢氧自由基(*0H), 它的氧化性能很强，可以诱发一系列后续反应的发生，其中'OH几乎无选择 性地与废水中的任何有机污染物反应，将污染物彻底氧化为二氧化碳、水 或矿物盐，净化度高，适用范围广。目前较为常用的光催化剂是Ti02。 Ti02 光催化氧化法在pH为3-11时产生'0H，使染料分子迅速分解而获得良好的 脱色效果。Ti02的禁带和导带的宽度为3-3.5eV,需要在紫外光的照射下， 才能有效地产生'OH和空穴对来降解有机污染物，从而在一定程度上限制了这项技术的应用。因此，寻找新型的光催化剂成为光催化法近年来研究的 重点。氧化亚铜(Cu20)是一种p型半导体材料，在太阳光电池研究中，已 证明CU20是一种可见光催化剂，且其稳定性大大超出了人们的预料。这一 发现使它的应用范围更加广泛。目前，国内外均有釆用Cii20作为光催化剂 降解有机物的报道，可见它将成为光催化领域的又一研究重点。内电解法和光催化法都是能够较为有效地处理染料废水的方法，但是单 独使用两种方法处理废水时各有利弊。比如内电解对染料的脱色效果较好， 但是对COD的去除不理想；光催化法对染料分子降解的很彻底，但是对于 色度较大的染料，光的透过率较差，直接导致对染料的去除效果降低。如 果将两种方法有机结合起来，取长补短，发挥它们各自的特长，将会更为 有效地处理染料废水。目前，国内外还没有将两种方法并联起来协同处理 染料废水的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效、经济、无毒的制备处理染料废水联 合改性催化剂的方法。为实现上迷目的本专利技术釆用的技术方案为制备处理染料废水联合改性催化剂的方法将80-200mL水合肼加入搅 拌状态下150 -400 mL五水硫酸铜溶液中陈化15-35 min,而后再加入15-30g 工业铁粉，搅拌2-5min,过滤得沉淀物，将沉淀经蒸馏水洗涤，烘干即得催化剂。所述加入水合肼时将硫酸溶液剧烈搅拌，五水硫酸铜溶液浓度为0. 2-0. 5mol/L;所述过滤时所得滤液可重复利用。所述烘干温度为70-120 。C。本专利技术具有以下优点1. 本专利技术制备的催化剂集合了铁屑法和光催化法的优点，弥补了两种 方法在单独使用时各自的不足之处。其中，铁粉的加入可以使染料废水快速脱色，增加可见光在废水中的透过率；同时，Cu2o的光催化性能，可以使染料分子降解的更为彻底。2. 本专利技术在制备过程中铁粉投入溶液后，它可以与溶液内剩余的铜离 子发生化学置换反应，使铁粉表面包裹了一层铜及其氧化物的外壳，扩大 了电极反应的电位差，加快了铁的腐蚀速度，从而增大了对染料分子的还 原作用。同时，由于铁粉表面发生了改变，且反应体系内参杂有Cii20粉末， 这就减缓了铁粉结块的现象，使内电解的功效发挥的更好。3. 本专利技术釆用的原材料廉价易得，制作工艺过程简单、安全，反应条 件温和，常温常压下反应即可。4. 本专利技术的催化剂制备过程中原料比例可灵活掌握。加入铁粉前，仅 须保证硫酸铜稍微过量即可。水合肼与铁粉的用量可以根据废水类型的不 同适当调整。5. 对环境友好，后续处理要求低，无二次污染。本专利技术的催化剂制备 完成后的滤液含有亚铁子，可提纯回收利用，不会对环境造成进一步危害。6. 本专利技术对设备要求不高，工艺过程简单，可大规模处理染料废水， 有望实施产业化，与单独使用铁屑内电解法或光催化法相比，具有广阔的 巿场前景。附图说明图1为本专利技术制备的催化剂连续重复使用3次对结晶紫的去除情况分 布图。其中5g催化剂+50mL结晶紫溶液，振荡速度160r/min,光源距液 面30cm。图2为本专利技术制备的催化剂在不同反应时间对结晶紫的去除情况分布 图。其中5g催化剂+100mL结晶紫溶液，振荡速度160r/min,光源距液面 30cm。具体实施例方式下面结合说明书附图，对本专利技术进一步详细说明。 实施例1催化剂的方法将100m本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备处理染料废水联合改性催化剂的方法，其特征在于：将８０－２００ｍＬ水合肼加入搅拌状态下１５０－４００ｍＬ五水硫酸铜溶液中陈化１５－３５ｍｉｎ，而后再加入１５－３０ｇ工业铁粉，搅拌２－５ｍｉｎ，过滤得沉淀物，将沉淀经蒸馏水洗涤，烘干即得催化剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：安婧，周启星，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳应用生态研究所，
类型：发明
国别省市：89