[发明专利]用于处理EDTA-Cu废水的负载型膨胀石墨催化剂的制备方法

说明书

本发明提供一种用于处理EDTA‑Cu废水的负载型膨胀石墨催化剂的制备方法，首先对天然鳞片石墨进行化学氧化插层、高温膨化，制备无硫无锰膨胀石墨；然后对所制无硫无锰膨胀石墨进行表面羧基化、氨基化处理，得到功能化膨胀石墨载体；以铁、镍和镁为活性组分，经浸渍负载，高温烧结，最后制备了负载型膨胀石墨催化剂，即Fe₂O₃‑EG、MgO‑EG或NiO‑EG。本发明制备工艺简单，成本低廉，易于工程化推广；该负载型膨胀石墨催化剂的催化性能高效稳定，能够极大提高反应体系氧化性，快速破络的同时实现铜离子的高效去除，为EDTA‑Cu废水的治理提供技术借鉴。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种用于处理EDTA-Cu废水的负载型膨胀石墨催化剂的制备方法。

背景技术

EDTA-Cu废水是典型的电镀废水，重金属Cu²⁺含量高，难生物降解，且与EDTA等络合剂易形成可溶性络合物，该络合物稳定性高，处理难度大，对环境和人体健康危害极大。公开号为CN104071932A的专利公开了一种Cu-EDTA络合废水的处理方法及电絮凝装置，处理方法为将Cu-EDTA络合废水放入反应槽中，以铝电极为阳极，铁电极为阴极进行电絮凝反应30～50min；然后改变电流方向，以铁电极为阳极，铝电极为阴极进行电絮凝反应30～50min，完成对Cu-EDTA络合废水的处理。虽然此专利在处理废水过程中没有加入化学药剂和吸附剂，操作简单，但是对有机物降解不彻底，耗能较大，不适宜处理流量大且浓度高的Cu-EDTA络合废水，不利于工程化应用。公开号为CN102910762A的专利公开了另一种处理Cu(Ⅱ)-EDTA废水的方法，即首先测定处理前Cu(Ⅱ)-EDTA废水的COD和Cu²⁺浓度；调节反应池一中的Cu(Ⅱ)-EDTA废水pH值至3～6，加入催化剂和氧化剂，搅拌反应0.5～3h，得到反应后的Cu(Ⅱ)-EDTA废水；反应后的Cu(Ⅱ)-EDTA废水静置后，将废水上清液排放至反应池二，在废水上清液中加入NaOH调节pH值至11～12，静置取沉淀，过滤、洗涤、煅烧后得到氧化铜；反应池一中的沉淀物经干燥后，作为催化剂重复利用。此专利中的方法处理过程繁琐，处理装置占地面积较大，并且加入了大量化学试剂，易造成二次污染。综上所述，传统方法对处理EDTA-Cu废水有一定效果，同时也存在很多弊端，限制其工程应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于处理EDTA-Cu废水的负载型膨胀石墨催化剂的制备方法，首先制备无硫无锰膨胀石墨载体，进而对其进行表面功能化处理，经浸渍负载、高温烧结，最后得到负载铁、镁或镍的负载型膨胀石墨催化剂复合材料，其制备工艺简单，生产成本低廉，且制得的负载型石墨催化剂的催化性能高效稳定。

本发明的技术方案如下：

一种用于处理EDTA-Cu废水的负载型膨胀石墨催化剂的制备方法，其具体包括以下步骤：

S1、制备催化剂载体无硫无锰的膨胀石墨：

S11、制备可膨胀石墨：

在高氯酸中加入硝酸铵固体，搅拌溶解后加入天然鳞片石墨，密封后水浴恒温加热并搅拌，水浴温度为30～50℃，转速为200～300r/min，搅拌时间为45～75min，反应得到混合物；

反应完成后，解除密封，冷却至室温后，用去离子水多次冲洗得到的混合物，直至冲洗水的pH为5～7；对洗涤干净的混合物进行抽滤，将抽滤后的混合物在60～80℃下干燥4～6h，制得可膨胀石墨；

S12、可膨胀石墨的高温膨胀，制备无硫无锰的膨胀石墨：

称取步骤S11制得的可膨胀石墨，以900～1000℃的温度进行灼烧，直至不膨胀为止，得到无硫无锰的膨胀石墨；

S2、功能化修饰膨胀石墨：

S21、膨胀石墨的羧基化：