负载型纳米铜铁催化剂的制备方法及污水处理设备技术

本申请涉及一种负载型纳米铜铁催化剂及污水处理设备，负载型纳米铜铁催化剂利用S2‑

【技术实现步骤摘要】
负载型纳米铜铁催化剂的制备方法及污水处理设备


[0001]本申请涉及污水处理
，尤其涉及一种负载型纳米铜铁催化剂及污水处理设备。

技术介绍

[0002]随着我国化工生产领域规模不断扩大，工业废水排放量也随之增加。废水水质复杂，具有难降解物含量高、毒性高、可生化性差等特点，常规水处理技术难以治理上述问题，已成为工业废水处理的难点。
[0003]目前，针对此类难降解工业废水，工艺上依赖于Fenton(芬顿)等高级氧化法，通过向废水中添加H2O2和Fe
2+
/铁基催化剂，构成氧化体系产生羟基自由基，利用羟基自由基的强氧化性来降解废水中难降解的有机物。
[0004]实际应用中，传统均相Fenton工艺，存在反应效率低下、操作复杂、维修困难、处理成本偏高等问题。非均相Fenton工艺，一定程度上改善了均相催化反应效率低下问题。但是，由于常规非均相Fenton催化剂密度较大、易沉积，固定床上颗粒催化剂空隙率小，处理水量受限、投资造价高等缺点，难以改善废水中有机物降解困难的问题。

技术实现思路

[0005]本申请旨在提供一种负载型纳米铜铁催化剂的制备方法及污水处理设备，以改善常规非均相芬顿催化剂易沉积、处理水量受限，以致于难以改善废水中有机物降解困难的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本申请实施方式采用的一个技术方案是：
[0007]第一方面，本申请实施例提供一种负载型纳米铜铁催化剂的制备方法，包括：将二硫化亚铁铜和氧化亚铜研磨混合，获得第一粉末。无氧条件下，将所述第一粉末与亚铁盐溶液混合后，滴加硼氢化盐溶液，搅拌、分离、漂洗后获得第二粉末。将所述第二粉末投加到氢氧化铝胶体中混合，获得含有氢氧化铝保护膜的第三粉末，将所述第三粉末漂洗、干燥获得负载型纳米铜铁催化剂。
[0008]在一些实施例中，所述将二硫化亚铁铜和氧化亚铜研磨混合，包括：将所述二硫化亚铁铜与所述氧化亚铜按质量比为1：(0.5～1)研磨混合，获得第一粉末。所述第一粉末的粒径为80nm至120nm。
[0009]在一些实施例中，所述将所述第一粉末与亚铁盐溶液混合后，滴加硼氢化盐溶液，搅拌、分离、漂洗后获得第二粉末，包括：将所述第一粉末与亚铁盐溶液搅拌混合1h至2h，获得第一混合物；所述亚铁盐溶液的浓度为0.5mol/L至0.8mol/L。将硼氢化盐溶液以20滴/min至40滴/min的速度滴入第一混合物中，搅拌2h至3h，获得第二混合物；其中所述硼氢化盐溶液的浓度为1mol/L至1.6mol/L。将所述第二混合物过滤，分离固体物质，利用第一溶液对所述固体物质进行漂洗，获得第二粉末。所述第一溶液为去离子水和乙醇或丙酮的混合液。
[0010]在一些实施例中，所述氢氧化铝胶体的制备包括：无氧条件下，将碱性沉淀剂溶液与可溶性铝盐混合，获得氢氧化铝胶体。所述碱性沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。所述可溶性铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的至少一种。
[0011]在一些实施例中，所述将所述第三粉末漂洗、干燥获得负载型纳米铜铁催化剂，包括：将所述第三粉末通过第二溶液进行漂洗后，置于
‑
60℃至
‑
40℃的温度下，真空冷冻干燥20h至28h，获得负载型纳米铜铁催化剂。其中，所述氢氧化铝保护膜占所述负载型纳米铜铁催化剂质量的3％至10％。
[0012]第二方面，本申请实施例提供一种混合膜的制备方法，包括：提供如第一方面制备的负载型纳米铜铁催化剂。将所述催化剂与第四粉末混合后，与二甲基乙酰胺混合，获得铸膜液。将所述铸膜液搅拌24h至36h后，将所述铸膜液置于拉膜板上，通过拉膜法，得到混合膜。其中，所述第四粉末为聚偏二氟乙烯和聚氯乙烯的混合的粉末。
[0013]在一些实施例中，所述催化剂占所述铸膜液的质量浓度为10％至20％，所述第四粉末占所述铸膜液的质量浓度为20％至30％。所述第四粉末中所述聚偏二氟乙烯与所述聚氯乙烯的质量比为1：(0.4～1.5)。
[0014]第三方面，本申请实施例提供一种废水处理装置，包括：支撑架、若干膜组件、提升架及若干固定件。支撑架，围合有安装空间；若干膜组件，设置于所述安装空间；所述膜组件包括第一连接件、第二连接件以及若干膜单元，所述第一连接件和所述第二连接件相对设置，所述若干膜单元均连接于所述第一连接件与所述第二连接件之间，并且相邻两所述第一连接件间隔设置；所述膜单元包括第一套筒、第二套筒以及如第二方面制备的混合膜，所述混合膜套设于所述第一套筒以及所述第二套筒；提升架，连接于所述支撑架的顶端；若干固定件，设置于所述支撑架的外表面。
[0015]第四方面，本申请实施例提供一种废水处理设备，包括分离器以及若干如第三方面的废水处理装置。所述废水处理设备包括投料区、反应区和分离区，所述反应区设置于所述投料区和分离区之间；所述投料区用于接收废水以及反应物质；所述废水处理装置设置于所述反应区，用于处理从所述投料区流入的废水；所述分离器设置于所述分离区，用于分离从反应区流出的废水、气体和催化剂颗粒。
[0016]在一些实施例中，废水处理设备还包括：若干曝气器。所述曝气器间隔设置于所述投料区的底部，用于搅拌所述投料区中的废水及物质。
[0017]区别于相关技术的情况，本申请实施例提供的一种负载型纳米铜铁催化剂的制备方法及污水处理设备，负载型纳米铜铁催化剂利用S2‑
和Cu
1+
与Fe
3+
离子反应，加强了芬顿反应中Fe
3+
转化为Fe
2+
的速率，优化了Fe
3+
转化为Fe
2+
的路径，强化了芬顿反应的发生。本申请制备的混合膜，结合了聚偏二氟乙烯与聚氯乙烯膜材料的特性，具备高机械强度、耐酸碱腐蚀、高耐磨性、表面硬度高内部韧性高的特点。负载型纳米铜铁催化剂及混合膜可直接置于发生芬顿反应的处理池内参与催化反应。混合膜上有大量的微孔结构有助于纳米铜铁催化剂与废水接触，以提供大量的反应位点，促进芬顿催化反应的发生。
[0018]本申请实施例中，有机污染物的催化降解主要依赖于大量废水处理装置中的混合膜，将上述催化剂置于混合膜上可减少大量催化剂堆积，以及催化剂易沉积造成催化剂效果不佳的问题。通过混合膜上的催化剂，以及设备中原有的粉末状催化剂，在反应区中气体、固体及液体之间有效碰撞接触，增大了催化剂与废水中有机污染物的接触概率，加速了
反应效率。粉末状催化剂在曝气器的动力推动下，回落沉积，强化了有机污染物的催化作用，使得废水中的有机污染物降解更加彻底。除此之外，混合膜通过撬装的形式固定在反应区，可减少耗能。同时废水处理设备可方便现场维护，更换简单，装置可循环利用，无危废残留等优点。
附图说明
[0019]一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载型纳米铜铁催化剂的制备方法，其特征在于，包括：将二硫化亚铁铜和氧化亚铜研磨混合，获得第一粉末；无氧条件下，将所述第一粉末与亚铁盐溶液混合后，滴加硼氢化盐溶液，搅拌、分离、漂洗后获得第二粉末；将所述第二粉末投加到氢氧化铝胶体中混合，获得含有氢氧化铝保护膜的第三粉末，将所述第三粉末漂洗、干燥获得负载型纳米铜铁催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将二硫化亚铁铜和氧化亚铜研磨混合，包括：将所述二硫化亚铁铜与所述氧化亚铜按质量比为1：(0.5～1)研磨混合，获得第一粉末；所述第一粉末的粒径为80nm至120nm。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第一粉末与亚铁盐溶液混合后，滴加硼氢化盐溶液，搅拌、分离、漂洗后获得第二粉末，包括：将所述第一粉末与亚铁盐溶液搅拌混合1h至2h，获得第一混合物；所述亚铁盐溶液的浓度为0.5mol/L至0.8mol/L；将硼氢化盐溶液以20滴/min至40滴/min的速度滴入第一混合物中，搅拌2h至3h，获得第二混合物；其中所述硼氢化盐溶液的浓度为1mol/L至1.6mol/L；将所述第二混合物过滤，分离固体物质，利用第一溶液对所述固体物质进行漂洗，获得第二粉末；所述第一溶液为去离子水和乙醇或丙酮的混合液。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化铝胶体的制备包括：无氧条件下，将碱性沉淀剂溶液与可溶性铝盐混合，获得氢氧化铝胶体；所述碱性沉淀剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种；所述可溶性铝盐包括氯化铝、硫酸铝、硝酸铝中的至少一种。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述第三粉末漂洗、干燥获得负载型纳米铜铁催化剂，包括：将所述第三粉末通过第二溶液进行漂洗后，置于
‑
60℃至
‑
40℃的温度下，真空冷冻干燥20h至28h，获得负载型...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彬彬，林娜，欧阳清华，王胜凡，宋艳华，肖吉成，李海波，
申请(专利权)人：深水海纳水务集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：