[发明专利]一种废水处理药剂及其应用方法

说明书

本发明公开了一种废水处理药剂的制备及其应用方法。目前非均相芬顿技术在有机废水处理领域得到了研究者的广泛关注。纳米黄铁矿因其成本低催化活性高，在非均相芬顿领域具有良好的应用潜力。然而，纳米黄铁矿从液相的分离回收需要使用超滤纳滤等高耗能手段，成本较高；纳米黄铁矿芬顿体系出水pH低，铁含量高，具有较高的环境风险。本发明借助海藻酸钠凝胶对纳米黄铁矿颗粒的固定作用及海藻酸钠分子与铁离子的交联作用，得到一种易于分离成本低廉的废水处理药剂。本发明制备的药剂有效解决了纳米黄铁矿难以分离的缺点，同时削减了纳米黄铁矿的环境风险。采用本发明制备的废水处理药剂及应用方法能够对有机废水进行有效的处理，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及废水处理领域，具体涉及一种一种废水处理用药剂及其应用方法。

背景技术

随着社会经济的高速发展，特别是化工、印染和制药等行业的发展，大量废水排入自然水体，造成严重的环境问题。其中，有机废水的种类和数量日益增加，这些有机污染物在水中残留时间长、迁移范围广、处理难度大，且其多具有生物毒性，对人类健康及生态环境安全造成了严峻的挑战。针对高毒性、难生物降解有机污染物开发高效便捷的处理手段迫在眉睫。以固体材料为催化剂的非均相芬顿技术因其处理效果好、pH适应性强以及污泥产量低的优势，近年来得到了广泛的研究与应用。

在众多非均相催化剂当中，价格低廉、亚铁含量高的黄铁矿得到了较多的关注。通过将黄铁矿的粒径缩减到纳米尺度能够显著增强黄铁矿的反应活性。较大的比表面积使纳米黄铁矿催化的非均相芬顿反应针对较为广泛的污染物都表现出优异的去除性能。

然而，将纳米黄铁矿用作芬顿催化剂用于处理废水存在一些问题：1)纳米黄铁矿以均匀的料浆形式存在于反应体系中，其分离回收需要采用超滤或纳滤等手段，耗能极高；2)出水pH保持在3左右，对构筑物具有一定腐蚀性且不利于后续生物处理；3)铁的溶出导致出水中亚铁浓度较高，对后续生化处理的微生物具有较高毒性，需要增设铁处理单元。

中国发明专利申请CN105688764A公开了一种包埋型纳米铁小球的制备方法及其对含油废水的处理方法，该发明解决了纳米铁在空气中易于氧化和回收困难的问题，然而催化剂纳米铁的还原需要消耗过氧化氢，本发明采用纳米黄铁矿，无需消耗过氧化氢用于催化剂的还原，显著降低过氧化氢消耗与运行成本。

中国发明专利申请CN105665028A公开了一种海藻酸盐核外包覆铜/磁性Fe₃O₄的纳米非均相类芬顿催化剂的制备方法，该发明以铜离子为催化剂解决了均相芬顿pH操作范围狭窄的缺陷，通过磁性Fe₃O₄与固定化技术的使用提高了催化剂离子的分离性，然而该发明中材料的制备需要碱性条件与温度控制，工艺复杂成本较高，本发明条件温和，工序简单，与该发明无冲突。

发明内容

本发明的目的在于针对现有纳米黄铁矿芬顿催化剂分离回收能耗高，环境风险大的技术问题，基于将纳米黄铁矿固定于海藻酸钠凝胶内部的原理开发一种简单易得易于分离的废水处理药剂，以及提供一种上述药剂应用于废水处理的方法。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种废水处理药剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将纳米黄铁矿加入水中，充分分散，得纳米黄铁矿悬液；将海藻酸钠加入水中，充分溶解，得海藻酸钠溶液；

2)在搅拌条件下，将步骤1)中制得的纳米黄铁矿悬液缓慢加入步骤1)中制得的海藻酸钠溶液，并混合均匀，制得混合半凝胶液；

3)将步骤2)制得的混合半凝胶液滴入氯化钙溶液中，不断搅拌，交联固化，过滤，制得废水处理药剂。

优选的，步骤1)所述纳米黄铁矿粒径为1-300纳米。