一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法技术

本发明专利技术属于固废资源化处理及煤化工催化剂技术领域，公开了一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法。所述处理方法包括如下步骤：将芬顿铁泥与碳源、氮源和模板剂充分混合后研磨，得到混合物粉末；将混合物粉末在保护气氛下焙烧，焙烧温度为750～900℃，得到焙烧后的粉体；将焙烧后的粉体进行磁分离，磁性部分经酸洗后离心分离，上层清液为富含Fe

【技术实现步骤摘要】
一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法


[0001]本专利技术属于固废资源化处理及煤化工催化剂
，具体涉及一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法。

技术介绍

[0002]芬顿氧化工艺是一种使用Fe
2+
/H2O2降解有机物的废水处理技术，具有工艺成熟、操作简单、降解效率高、成本低等优点，广泛应用于纺织、制药、造纸、垃圾填埋、化工等行业。但在利用芬顿氧化工艺处理废水过程中，不可避免的会产生大量的含铁污泥(芬顿铁泥)。芬顿铁泥中还含有重金属和难降解有机物(其典型的元素分析结果如表1所示)，直接排放不仅会造成金属资源浪费，还会严重破坏生态环境。
[0003]表1
[0004][0005]目前资源化处理芬顿铁泥主要有酸溶法制备硫酸铁、电化学再生法、Fe
3+
回流继续类芬顿反应、Fe
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回流继续类芬顿反应，前两类方法条件苛刻(pH＝1)，后两类方法回流的溶液会导致有机物的积累，需要加大药剂投加量，提高了处理成本。与之相比，焙烧
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酸溶法，能有效地解决有机物的积累问题，并在铁回流的继续类芬顿反应时能保持高效、稳定的废水处理功能。
[0006]专利CN 105836987 A公开了一种芬顿铁泥资源化利用的方法，包括以下步骤：Fenton铁泥加入硫酸，使Fe(OH)3全部转化为Fe2(SO4)3，溶解完毕后加水稀释至铁离子浓度为70～98g/L，得到处理液1；将得到的处理液1加入到隔膜电解槽的阳极室，先对Fenton铁泥中的有机物进行氧化处理，再泵入隔膜电解槽的阴极室进行电还原处理，得Fe
2+
还原液；Fe
2+
还原液在惰性气体保护下浓缩结晶制得工业品硫酸亚铁产品。但该专利技术无法对其中的有机物成分进行有效利用，且电解会消耗较大的电能并产生一定的废液。
[0007]专利CN 109928593 A公开了一种热水解技术耦合骨架材料技术进行污泥深度脱水的方法，利用芬顿铁泥在氨水体系中进行水热液化获得胺化的芬顿碳作为骨架材料，真空抽滤并进行烘干研磨后得到胺化芬顿碳。将含水率为80％～85％的污泥和胺化芬顿碳骨架材料混合并搅拌均匀，将混合物加入水热反应釜中反应，反应后进行真空抽滤脱水，利用该方法处理后污泥的脱水率在50％以上。该专利技术有助于提高污泥脱水且有助于芬顿铁
泥资源化应用。
[0008]专利CN 113083318 A公开了一种芬顿铁泥制备SCR脱硝催化剂的方法，包括：将芬顿铁泥进行干燥，与造孔剂、粘结剂、助剂及除尘装置收集的干粉混合，挤出蜂窝状样品；将所述蜂窝状样品进行煅烧、切割，输送至模块区；煅烧产生的尾气作为热源和载气用于干燥芬顿铁泥。该专利技术将芬顿铁泥用于SCR脱硝催化剂生产，可实现其高附加值利用。
[0009]我国是产煤和烧煤较多的国家，以煤为主的能源结构在一个较长的时期内不会发生变化。在煤的燃烧利用中存在两大问题：一是煤炭燃烧不充分，煤耗大，热效率低，煤炭资源严重浪费；二是在煤燃烧过程中产生大量烟尘、二氧化硫、一氧化碳等有害气体物质，污染大气。因此，发展燃煤催化剂来提高煤的利用率、降低氮氧化物的排放具有重大意义。
[0010]目前燃煤催化剂主要有金属盐类、含铁化合物类、氧化物类、稀土添加剂、复合添加剂等。其中含铁催化剂由于具有成本低、催化效果好、易回收的特点备受企业界关注。多项实验研究表明，含铁催化剂能够降低燃煤的着火点温度和活化能，且改善效果随催化剂量的增加而增强。但是随着催化剂用量的增加，催化活性位点在煤层中的分散性难以保证，而且在煤燃烧时容易团聚导致催化剂性能大幅下降，这使得催化剂使用成本增加的同时催化剂的催化效果反而变差。因此，制备高分散、抗高温团聚、催化性能好的铁基催化剂成为燃煤工艺发展中十分有前景的方向。
[0011]碳基负载型的铁基单原子催化剂(Fe
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SAC/C)是一种高效的涉氧催化剂。在催化剂内部铁元素以单分散的原子形态分布在碳层中，与纳米级的铁基催化剂相比，Fe
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SAC/C催化剂中Fe原子的利用率接近100％，且催化效率得到大幅提高。而且在诸多催化反应研究中发现，Fe
‑
SAC/C催化剂与O2分子具有较强的吸附力，这也将有助于Fe
‑
SAC/C催化剂捕获O2分子并活化，随后碳原子夺取Fe
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SAC/C催化剂表面活化的氧原子后发生氧化反应。催化剂表面一直处于氧化
‑
还原的循环中并向碳原子传递氧原子，使煤燃烧反应易于进行。但目前Fe
‑
SAC/C还存在制备方法复杂、制备成本高等问题需要解决。

技术实现思路

[0012]针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本专利技术的目的在于提供一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法。本专利技术方法以芬顿铁泥为原料，通过简单的工艺获得了可用作燃煤催化剂的Fe单原子催化剂和粗品FeSO4两种有附加值的产品，副产物残渣作为建筑材料或者冶金原料。既避免了芬顿铁泥对环境的污染以及铁资源的浪费，又提高了固废处理厂的收益，还降低了燃煤企业的催化剂使用成本，为芬顿污泥的处理提供了一个绿色环保、可持续、有经济效益的方案。
[0013]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0014]一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法，包括如下处理步骤：
[0015](1)混匀与研磨：将芬顿铁泥与碳源、氮源和模板剂充分混合后研磨，得到混合物粉末；
[0016](2)焙烧：将混合物粉末在保护气氛下焙烧，焙烧温度为750～900℃，得到焙烧后的粉体；
[0017](3)磁选与酸洗：将焙烧后的粉体进行磁分离，磁性部分经酸洗后离心分离，上层清液为富含Fe
3+
的酸性溶液，下层不溶物为氮掺杂碳负载的Fe单原子催化剂(Fe
‑
SAC/NC)。
[0018]进一步地，步骤(1)中所述碳源包括腐植酸、有机污泥、煤粉中的至少一种。
[0019]进一步地，步骤(1)中所述氮源包括尿素、三聚氰胺中的至少一种。
[0020]进一步地，步骤(1)中所述模板剂包括NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一种。
[0021]进一步地，步骤(1)中所述芬顿铁泥：碳源：氮源：模板剂的重量比为10:20～200:10～100:50～300。
[0022]进一步地，步骤(1)中所述研磨是指研磨至粒径为200目。
[0023]进一步地，步骤(2)中所述保护气氛为N2、Ar、NH3或H2含量为5％～20％的氢氩混合气。
[0024]进一步地，步骤(2)中所述焙烧的时间为0.5～4h。
[0025]进一步地，步骤(3)中所述酸洗采用浓度为0.1～2M的硫酸或盐酸，酸洗时间为12～48h。
[0026]进一步地，步骤(3)中所述磁分离后无磁性部分经水洗，所得上清液经干燥回收得到模板剂循环使用；所得沉淀物残渣用于建筑材料或冶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法，其特征在于，包括如下处理步骤：(1)混匀与研磨：将芬顿铁泥与碳源、氮源和模板剂充分混合后研磨，得到混合物粉末；(2)焙烧：将混合物粉末在保护气氛下焙烧，焙烧温度为750～900℃，得到焙烧后的粉体；(3)磁选与酸洗：将焙烧后的粉体进行磁分离，磁性部分经酸洗后离心分离，上层清液为富含Fe
3+
的酸性溶液，下层不溶物为氮掺杂碳负载的Fe单原子催化剂Fe
‑
SAC/NC。2.根据权利要求1所述的一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述碳源包括腐植酸、有机污泥、煤粉中的至少一种；所述氮源包括尿素、三聚氰胺中的至少一种；所述模板剂包括NaCl、Na2SO4、Na2CO3中的至少一种。3.根据权利要求2所述的一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述芬顿铁泥：碳源：氮源：模板剂的重量比为10:20～200:10～100:50～300。4.根据权利要求1所述的一种芬顿铁泥的资源化综合回收处理方法，其特征在于，步骤(1)中所述研磨是指研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿新泰，陈阳，杨博，袁培俊，张恒，
申请(专利权)人：江西颖南原环能有限公司，
类型：发明
国别省市：