[发明专利]一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法及类芬顿废水处理体系。

背景技术

芬顿反应能够产生氧化性极强的羟基自由基，可以快速无选择地将有毒或难降解的有机污染物转化成毒性更小或易生物降解的小分子化合物，提高废水的可生化性，甚至将有机污染物完全矿化为对环境无污染的CO₂和H₂O。由于芬顿反应操作简单、不需要复杂设备且对环境友好等特点，是一种高效处理高浓度难降解有机废水的高级氧化技术。

但是传统均相芬顿体系中的二价铁离子，在处理过程中，会形成铁泥，造成二次污染，增加处理成本，而且反应底物难以分离，导致催化剂无法回收，造成原料成本增加。虽然铁氧化物的吸附性能很好，对有机物具有较高的亲和性能，但由于它是一种松散的、易水解的、无定形的絮凝物质，同时它的脱水性能极差，会增加污泥的体积和处理费用，选择合适的载体对铁离子进行固定，形成类芬顿反应，可以改善这些问题。同时为了提高催化剂的性能，将催化剂负载于某类载体中，可以增加催化剂的机械强度、热稳定性及寿命。

常用的催化剂载体有无机材料、有机材料、天然粘土等。玄武岩纤维是一种新型无机环保绿色高性能纤维材料，稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等多种优异性能，是一种绿色环保材料，而且其粒径小，单位比表面积负载大，作为一种载体有很大的优越性。

通过在玄武岩纤维载体负载铁氧化物，将类芬顿反应所产生的三价铁离子，以结晶或沉淀的方式覆于玄武岩纤维载体表面，负载在其表面的铁氧化物能够参与一部分铁的供给，减少铁盐的加入，同时减少污泥的产生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法及类芬顿废水处理体系。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明一种负载型氧化铁催化剂载体的制备方法，其包括以下步骤：

(1)取若干束相同量和同等长度的玄武岩纤维束，将每束玄武岩纤维等距且垂直的固定在一根绳子上，得到玄武岩纤维载体；

(2)将编织好的玄武岩纤维载体用双蒸水清洗，然后在PH＝1的盐酸溶液浸泡15～30h后，用双蒸水洗至出水为中性，以除去纤维表面可能残留的杂质，置于鼓风干燥箱中烘干，取出冷却，待用；

(3)配制Fe2(SO4)3溶液，使[Fe3+]＝2mol/L，与步骤(2)处理过的玄武岩纤维混合，充分搅拌，置于鼓风干燥箱中烘干，取出冷却，待用；

(4)用双蒸水清洗步骤(3)处理的玄武岩纤维，清洗未负载的氧化铁颗粒，直至玄武岩纤维表面含铁量不再变化、pH值为中性为止，放入鼓风干燥箱下烘干，得到负载型氧化铁催化剂载体，装入干燥器中备用。

进一步地，在步骤(1)中，釆用环氧树脂胶将玄武岩纤维固定在绳子上。

进一步地，在步骤(2)中，在盐酸中浸泡时间为24h。

一种类芬顿废水处理体系，其包括反应器、进水槽、加药池和沉淀池，进水管道伸入到所述反应器底部；所述进水槽、所述加药池均和所述进水管道连通，所述加药池内加入有H2O2；所述进水槽和所述进水管道之间设置有污水泵和第一阀门，所述加药池和所述进水管道之间设置有计量泵和第二阀门；所述反应器内通过铁架悬挂有负载型氧化铁催化剂载体，所述负载型氧化铁催化剂载体下方设置有布水装置；所述沉淀池通过管道与所述反应器上方连通，所述沉淀池上设置有出水口。

进一步地，所述反应器上方还连通有回流管道，所述回流管道连通到所述进反应器下部，所述回流管道上设置有第三阀门和回流泵。

本发明通过水洗、烘干温度和烘干时间等工艺参数，将铁氧化物通过处理覆盖在玄武岩纤维表面，即制备成玄武岩纤维负载氧化铁，并和过氧化氢构成类芬顿反应体系。

本发明的运行流程：将玄武岩纤维悬挂在铁架上，打开阀门，通过计量泵从H₂O₂加药池中添加一定量，打开阀门，进水槽通过污水泵和进水管道进入反应器底部，通过布水装置将污水和双氧水混合均匀导入反应器中，和反应器中的负载型氧化铁催化剂载体充分反应，从而净化污水，最后净化过后的水流入沉淀池进行絮凝处理，经出水口流出。反应过后的水一部分通过阀门和回流泵经回流管道重新进入反应器中，形成一个回流再次净化。运行过程中催化剂会有所消耗，考虑备用相同的悬挂负载型氧化铁催化剂载体的铁架，及时更换。

本发明所达到的有益效果是：