[发明专利]一种用于废水处理的芬顿催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于废水处理的芬顿催化剂及其制备方法和应用，属于废水处理的技术领域。本发明芬顿流化床催化剂是通过将含铁污泥与无机粘土材料按比例混合，再经过干燥、高温煅烧等过程制备成芬顿催化剂。本发明通过使用含铁污泥和无机粘土材料，通过特定的比例和粒度，制备出密度小、形状均一、催化效率高的芬顿催化剂。本发明的催化剂适用于芬顿反应流化床，在流化床内达到均匀良好的流化状态，保证污水处理效果。

技术领域

本发明涉及废水处理的技术领域，具体涉及一种用于废水处理的芬顿催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，芬顿技术由于其在均相或异相体系中都可以产生较高氧化活性的羟基自由基而被广泛应用于难降解有机废水的处理。在传统均相芬顿体系中，适应pH值范围窄，催化剂无法循环使用，会产生较多的含铁污泥，引发二次污染问题，这些都会一定程度上增加处理成本，制约了传统均相芬顿体系的工业应用。

芬顿流化床工艺是在流化床层中载体处于不断流动、迁移、翻滚的状态，充分利用了催化剂的表面，使催化剂有效比表面积大大提高，并且可以降低铁离子的残留，减少二次污染。

芬顿流化床的废水处理效果与填料的种类和性能密切相关。填料处于流化状态，可大大增加过氧化氢产生的羟基自由基与难降解有机物的接触几率，提高化学反应及传质效率。载体填料表面的催化剂能够参与催化分解过氧化氢，降低药剂用量，减少含铁污泥量和处理成本。中国专利公开号CN107473364A公布了一种芬顿流化床用催化型填料及其制备方法，所制备的催化型填料具有巨大的催化面积能有效提高过氧化氢的氧化效率和利用率，但是该填料制备过程复杂，强度低，易老化板结，严重影响填料的使用寿命。中国专利公开号CN106391018A公布了一种利用冶金废渣制备活性废渣催化剂的方法及其应用，可有效强化芬顿反应效果以及废渣资源化利用，但是结晶过程复杂，其颗粒尺寸不能根据实际废水处理需要进行调节，也影响着芬顿流化床的处理效果。同时，芬顿流化床所用的填料普遍存在催化面积小、密度大不易流化，需要较高的上升流速才能使其处于流化状态，故动力消耗较高等问题。

发明内容

针对现有技术中流化床使用的芬顿催化剂强度低、催化效率低以及粒径不均一等问题，本发明提供一种用于废水处理的芬顿催化剂及其制备方法和应用，以解决上述技术问题。本发明通过使用含铁污泥和无机粘土材料，通过特定的比例和粒度，制备出密度小、形状均一、催化效率高的芬顿催化剂。本发明的催化剂适用于芬顿反应流化床，在流化床内达到均匀良好的流化状态，保证污水处理效果。

本发明的技术方案为：

一种用于废水处理的芬顿催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别取铁污泥和无机粘土材料混合于适量水中，搅拌均匀；

(2)将搅拌后的混合溶液进行离心分离，得到混合固体使用造粒机制备成颗粒；

(3)将步骤(2)中所得固体颗粒放入烘箱中，升温至50℃～60℃，烘30min去除大量水分，然后再升温100℃～120℃继续烘干60min，以防止颗粒干裂；

(4)将干燥后的颗粒放入马弗炉中，450℃～500℃下焙烧60min～90min，得到芬顿催化剂。

在步骤(4)的煅烧条件下，一方面可将催化剂内有机物煅烧碳化，增加孔道结构，增大反应接触面积，催化剂的密度也随之降低，另一方面该温度条件下形成的催化剂硬度较大，不易粉碎。

优选的，所述步骤(1)中，铁污泥和无机粘土材料用量的重量百分比为：铁污泥70～80％，无机粘土材料20～30％。较低的铁污泥含量，虽然催化剂强度会增加，但会导致催化剂效果较低；另一方面较低的粘土含量会导致催化剂易碎，降低使用寿命。选择该铁污泥与黏土的比例，即可以保证催化效果，又可保证催化剂的强度。

优选的，所述步骤(1)中，铁污泥和无机粘土材料用量的重量百分比为：铁污泥70％，无机粘土材料30％。