[发明专利]一种负载型纳米铁合金催化剂及深度处理印染废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于印染废水处理领域，具体涉及一种负载型纳米铁合金催化剂及深度处理印染废水的方法。

背景技术

在我国工业废水中，印染废水占的比例较大。印染废水因为色度高、COD浓度高、有毒物多(硝基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素)、可生化性差、排放量大、种类多、成分复杂、对环境和人类健康危害大等特点而成为国内外公认的难处理的工业废水之一。

在本发明作出之前，目前国内外针对印染废水的处理方法主要有物理法(如吸附法、过滤法)、化学法(如絮凝沉淀法、化学氧化法)、生化法(厌氧生化、好氧生化)等方式，而这些方法都存在其不足。

物理法处理污染物从一相到另一相，而没从本质上去除，依然对环境及人类健康存在危害；常规化学方法虽然处理效果较好，但其高成本、反应时间长、催化效率低等弊端；生化法受其印染废水性质的影响，可生化性差、含有有毒有害物质对微生物生长及处理造成一定影响，并且启动时间长、出水水质无法达标、剩余污泥的处理费用较高。

目前催化铁内电解技术在废水处理工程中得到了应用，并取得一定的效果，不仅能够转化工业废水中的毒害有机物、提高废水可生化性的目的，而且起到了化学除磷和强化生物脱氮的效果。但催化铁内电解技术也带来一定的缺陷。催化铁内电解可以避免外加电的投入，但常规铁碳微电解技术容易产生板结、分层产生沟流现象，虽然采用流化床可以避免这一缺点，但同时也减弱了铁与碳的接触几率，造成催化效率低。

为了提高催化铁内电解催化效率，研究者对纳米零价铁进行探索。纳米零价铁作为还原剂和催化剂比普通铁粉反应活性强，对多种常见污染物有较好的去除或转化能力，有机物如卤化物、硝基苯和卤化苯酚等，无机物包括重金属离子、硝酸盐和高铬酸根等。但由于纳米零价铁易团聚、性能不稳定，需研究新的材料阻止其聚集和沉降。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述缺陷，提供一种负载型纳米铁合金催化剂及深度处理印染废水的方法。

本发明的技术方案是：

一种负载型纳米铁合金催化剂，其主要技术特征在于纳米铁合金催化剂；所述纳米铁合金催化剂采用活化后的95％Al₂O₃陶瓷为载体，铁合金Pt/Ni/Fe摩尔比例为1∶1∶18。

本发明的另一技术方案是：

一种负载型纳米铁合金催化剂制备方法，其特征在于：

(1)采用常规陶瓷去油、粗化、敏化、活化工艺对陶瓷进行预处理；

(2)在室温及N₂气氛下，将处理后的陶瓷片放入容器中，加入EDTA、氯铂酸、硫酸镍及硫酸亚铁水溶液，摩尔比为10∶1∶1∶18，混合均匀，再快速加入无氧碱性溶液调节pH＝14的NaBH₄溶液，再继续搅拌使之充分反应，镀金结束后真空干燥，即得纳米铁合金催化剂Pt/Ni/Fe。

本发明又一技术方案是：

一种负载型纳米铁合金催化剂深度处理印染废水的方法，其主要技术特征在于步骤如下：

取生化出水，调节pH为5.0-7.0，加入Pt/Ni/Fe催化剂，曝气催化45min，倒入烧杯中，加10-15ppm固体PAC，搅拌2min，加碱调节pH为6.5-8.0，加入3ppm量的PAM，搅拌絮凝，静置沉淀，取其上清液测其COD指标。

本发明与现有技术相比其优点和效果在于：

(1)选择合适的载体，通过化学镀的方法制备Pt/Ni/Fe纳米催化剂，催化活性高，能显著提高印染废水还原处理能力，还原转化多种毒害性污染物，出水COD、pH值、色度均达到《纺织染整工业污染排放标准》(GB4287-92)一级排放标准；

(2)通过负载法比普通镀法镀层更加均匀，减少纳米金属团聚、沉淀现象，避免在工程利用中镀金在水流冲击下容易流失的缺点，有效回收催化剂；

(3)利用负载法制备得到纳米催化剂粒径更小、比表面积更大，有利于形成无数个微小的原电池，发生电偶腐蚀，增加铁还原电位及反应速率，具有更高反应活性。

(4)避免一般铁炭微电解容易板结、铁溶出量高、污泥量高、pH要求严格等缺点。

附图说明

图1——本发明催化次数与COD去除率的关系示意图。

图中：上面一条线显示的是Pt/Ni/Fe，下面一条线显示的Fe/C。

图2——本发明中试连续运行处理效果示意图。