自氧化催化剂、制备方法、去除高盐废水中有机物的方法技术

本发明专利技术公开了自氧化催化剂、制备方法、去除高盐废水中有机物的方法，自氧化催化剂包括：第一核壳层、第二核壳层、包埋层，上述第一核壳层包括以磷化铁为内核的石墨化碳纳米层；上述第二核壳层包括以铜为内核的石墨化碳纳米层；上述第一核壳层与上述第二核壳层设置在上述包埋层中。上述包埋层中。上述包埋层中。

【技术实现步骤摘要】
自氧化催化剂、制备方法、去除高盐废水中有机物的方法


[0001]本专利技术属于环境保护
，具体涉及自氧化催化剂、制备方法、去除高盐废水中有机物的方法。

技术介绍

[0002]当废水中的有机物和总溶解固体(TDS)的质量分数大于3.5％，则这类废水称为高盐废水。高盐废水中不仅存在大量的有机污染物，而且还存在大量可溶性的无机盐，如Cl
‑
、Na
+
、SO
42
‑
、Ca
2+
等。因此，处理这类废水时，存在生化处理极限。
[0003]高盐废水主要来源于化工生产中制造化学药剂(如杀虫剂)时使用的大量无机盐；染料在精炼、漂白的工序中投加的氢氧化钠、次氯酸及其他的碱性物质产生大量的无机盐；还有将海水应用到热电、核电、石化、冶金、钢铁等行业产生的无机盐等。
[0004]当高盐废水未经处理，排放到环境中，废水渗透、流入土壤系统中时，其中的高盐份会使土壤中的生物、植物脱水死亡，造成土壤生态系统的瓦解，此外，直接排放的高盐废水，将给水体环境带来更大的压力。因此，对高盐废水的脱盐技术研究迫在眉睫，探索行之有效的高盐废水脱盐处理技术已经成为目前废水处理的热点之一。
[0005]现有的高盐废水的处理方法有离子交换法、电渗析法、反渗透法、高温焚烧法、蒸馏法、以及渗透法等。离子交换技术成熟，可进行脱盐处理，但是离子交换周期长、操作复杂，一般适用于低盐度废水的处理。电渗析法的除盐不太彻底，只能部分除盐。虽然反渗透法在处理含盐废水方面得到了广泛应用，但常规的反渗透处理方法对此类的高盐废水的处理不能够将其有效浓缩，且存在对反渗透产生的浓缩废水处理的问题；高温焚烧法虽可将有机物直接氧化，但设备投资和维护费用高，且燃烧过程中盐分对设备腐蚀性并不低。膜技术设备高昂、易堵、易污染。总之，这些方法存在投资大、工艺复杂、能耗高、处理成本高等问题。
[0006]目前，现有技术主要采用高级氧化技术，包括臭氧氧化、Fenton或电Fenton、光催化等去除废水中有机污染物，但是，臭氧氧化法设备和运行成本较高，UV光解受水质影响较大，Fenton或电
‑
Fenton催化氧化工艺要求特定的反应条件，易产生较多含铁污泥，且只对含盐原水pH值偏低时，使用较经济。另外，这些高级氧化技术均需要额外加入过氧化氢等氧化剂，产生的强氧化剂
‑
羟基自由基来降解有机物，羟基自由基是一种无选择性的氧化剂，其氧化能力极强，与大多数有机污染物都可以发生快速的链式反应，把有害物质氧化成CO2、H2O或矿物盐。但是羟基自由基还可以被高盐废水中的Cl
‑
、SO
42
‑
、PO
43
‑
、CO
32
‑
等阴离子淬灭，比如与氯离子反应，生成氯气自由基及氯原子，从而使得Fenton氧化对高盐废水中有机物的去除完全失效。
[0007]因此，提高自氧化催化剂对有机污染物的选择性降解是高盐废水预处理成功的关键，从而解决高级氧化技术处理高盐废水效率低、工艺复杂、产生的污泥量大、废水难达标的问题。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术提供了自氧化催化剂、制备方法、去除高盐废水中有机物的方法，以期至少部分的解决上述技术问题。
[0009]为实现上述技术目的，作为本专利技术的一个方面，本专利技术提供一种自氧化催化剂，包括：第一核壳层、第二核壳层、包埋层，上述第一核壳层包括以磷化铁为内核的石墨化碳纳米层；上述第二核壳层包括以铜为内核的石墨化碳纳米层；上述第一核壳层与上述第二核壳层设置在上述包埋层中。
[0010]本专利技术实施例还提供一种制备上述自氧化催化剂的方法，包括：将碳源与磷源混合，并在第一预设温度下干燥，得到第一混合物；将上述第一混合物与铁源、铜源和粘合剂混合均匀，得到第二混合物；将上述第二混合物经成型、干燥后，在氮气氛围中碳化处理，得到含有上述第一核壳层、上述第二核壳层和上述包埋层的自氧化催化剂。
[0011]根据本专利技术实施例，上述碳源包括以下至少之一：农林业废弃物、活性污泥、动物粪便、厨余垃圾；上述磷源包括以下至少之一：磷酸、含磷酸的废液；上述铁源包括以下至少之一：铁泥、铁矿石、氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁；上述铜源包括以下至少之一：碱式碳酸铜、硫酸铜、氯化铜，上述粘合剂选自黏土矿物。
[0012]根据本专利技术实施例，上述将碳源与磷源混合，并在第一预设温度下干燥，得到第一混合物，包括，在每升上述磷源中混合0.3～10kg上述碳源，并在50～250℃下干燥，得到第一混合物。
[0013]根据本专利技术实施例，上述第一混合物与上述铁源的质量比包括5∶1～1∶5；上述铁源与上述铜源的质量比包括5∶1～1∶2，上述粘合剂与上述主要原料的质量比包括1∶10～1∶5。
[0014]根据本专利技术实施例，上述将上述第二混合物经成型、干燥后，在氮气氛围中碳化处理，得到自氧化催化剂，包括：将上述第二混合物经成型、干燥后，在氮气氛围中，600～1000℃下碳化处理0.5～5h，得到自氧化催化剂。
[0015]本专利技术实施例还包括采用上述的自氧化催化剂去除高盐废水中有机物的方法。
[0016]根据本专利技术实施例，包括：将上述自氧化催化剂填充在催化剂反应器中；将高盐废水加入上述催化剂反应器经过第一预设反应时长，降解上述高盐废水中的有机物；将降解后的上述高盐废水依次经过混凝处理、絮凝处理，去除上述高盐废水中降解后的有机物。
[0017]根据本专利技术实施例，上述第一预设反应时长包括30～120min。
[0018]根据本专利技术实施例，还包括：在上述催化剂反应器中装填自氧化催化剂填料，上述自氧化催化剂填料的装填密度包括60～80％。
[0019]本专利技术所制备的自氧化催化剂材料属于铁炭内电解材料，活性成分磷化铁与石墨化碳构成核壳结构并且包埋在片状的石墨化碳层中，有效防止零价铁在储存过程中被氧气腐蚀；零价铜纳米助剂可以促进磷化铁的腐蚀，释放更多的电子，这样在进行Fenton氧化时，水中溶解氧捕获磷化铁释放的电子后，通过链式反应，生成各种活性氧物质，从而促进有机物的氧化降解；自氧化催化剂材料具有较高的活性和结构稳定性，缓解了零价铁的流失，且材料中的磷元素几乎没有流失，减少工业废水处理过程中赤泥的产生，也不会在废水中引入磷的污染，此外，材料中活性炭载体提高了材料对有机物的吸附、捕获能力，有利于材料表面产生的活性氧物质对污染物的选择性去除，从而实现自氧化催化剂对有机污染物
的选择性降解。
附图说明
[0020]以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中：
[0021]图1为本专利技术以鸡粪为碳源得到的自氧化催化剂材料的扫描电镜图。
[0022]图2为本专利技术以咖啡渣为碳源得到的自氧化催化剂材料的扫描电镜图。
[0023]图3为本专利技术以鸡粪为碳源和以咖啡渣为碳源得到的自氧化催化剂材料的XRD谱图。
具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自氧化催化剂，包括：第一核壳层、第二核壳层、包埋层，所述第一核壳层包括以磷化铁为内核的石墨化碳纳米层；所述第二核壳层包括以铜为内核的石墨化碳纳米层；所述第一核壳层与所述第二核壳层设置在所述包埋层中。2.一种制备权利要求1所述的自氧化催化剂的方法，包括：将碳源与磷源混合，并在第一预设温度下干燥，得到第一混合物；将所述第一混合物与铁源、铜源和粘合剂混合均匀，得到第二混合物；将所述第二混合物经成型、干燥后，在氮气氛围中碳化处理，得到含有所述第一核壳层、所述第二核壳层和所述包埋层的自氧化催化剂。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述碳源包括以下至少之一：农林业废弃物、活性污泥、动物粪便、厨余垃圾；所述磷源包括以下至少之一：磷酸、含磷酸的废液；所述铁源包括以下至少之一：铁泥、铁矿石、氯化铁、氯化亚铁、硫酸亚铁；所述铜源包括以下至少之一：碱式碳酸铜、硫酸铜、氯化铜。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述将碳源与磷源混合，并在第一预设温度下干燥，得到第一混合物，包括，在每升所述磷源中混合0.3～10kg所述碳源，并在50～250℃下...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡亚岐，牛红云，靳惠文，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：