[发明专利]一种自拟合纳米催化污水处理剂的生产方法

说明书

本发明公开了一种自拟合纳米催化污水处理剂的生产方法，该方法是将硫酸法钛白粉工业生产的稀硫酸和钛原料，经过化学反应，控制酸钛比和铁钛比，生产纳米催化污水处理剂；用于印染污水及其它碱性污水处理时，借助于污水中的碱性和稀释环境，自拟合水解产生新生态纳米二氧化钛超细颗粒，作为污水中有机物分解的催化剂，将有机物分解为二氧化碳和水；分解氧化的水合铁化合物作为絮凝吸附纳米颗粒，达到污水去除有机物的目的。本发明的方法，简化了现有纳米二氧化钛冗长复杂的生产技术及繁琐的操作工艺，不仅克服了印染污水处理剂需要大量过氧化氢、商品硫酸和硫酸亚铁的缺陷，还开发了硫酸法钛白生产稀硫酸的新途径和新功能用途。

技术领域

本发明涉及污水处理剂的生产方法，特别是涉及印染污水催化处理剂和纳米催化等二氧化钛生产的废副资源化利用生产方法。

背景技术

污水处理除去有机物时，现有经典方法采用催化分解有机物的芬顿试剂方法，即在pH 3-5的环境下，亚铁离子与过氧化氢分子反应产生羟基自由基(OH^·)，羟基自由基继续与过氧化氢反应产生过氧羟基自由基(HO₂^·)。而羟基自由基的氧化电势高达2.73V，与过氧羟基自由协同催化氧化，可将通常试剂难以氧化的芳香类化合物及一些杂环类化合物，在芬顿试剂面前全部被无选择的氧化降解。其主要生产化学反应原理如下：

Fe²⁺+H₂O₂→Fe³⁺+OH^-+OH^· (1)

OH^·+H₂O₂→HO₂^·+H₂O (2)

3OH^·+3HO₂^·+2(-CH2-)→2CO₂↑+5H₂O (3)

因此，在芬顿试剂处理污水中有机物时，按反应式(1)和(2)需要使用大量的商品过氧化氢(H₂O₂)和硫酸亚铁。同时，为了使反应式(1)继续向右进行得到羟基自由基，其中反应产生的氢氧根(OH^-)离子需要不停的移走，即控制反应的pH值，要在处理现场使用大量98％H₂SO₄的高浓度商品硫酸。为了使用还需要稀释浓硫酸的浓度。这不仅费用昂贵，给生产操作带来安全隐患。

而作为纳米二氧化钛因表面存在的晶格缺陷与活化点，具有催化反应特性，可以将水分子直接催化氧化成羟基自由基(OH^·)和过氧羟基自由基(HO₂^·)，达到过氧化氢的作用，取代和减少过氧化氢(H₂O₂)的使用。现有热电厂脱硫脱氮的选择催化还原(SCR)法、汽车尾气催化剂和自洁玻璃等均是利用纳米二氧化钛(TiO₂)的催化性能为基础构成的新材料，纳米二氧化钛的催化机理主要反应过程如下；

3OH^·+3HO₂^·+2(-CH2-)→2CO₂↑+5H₂O (5)

所以，按反应式(4)借助光的能量，在有纳米TiO₂存在的催化反应下，可以将水分子(H₂O)和氧分子(O₂)直接催化反应得到羟基自由基(OH^·)和过氧羟基自由基(HO₂^·)，达到芬顿法污水处理剂使用过氧化氢(H₂O₂)目的，替代或减少过氧化氢的使用量。