申请日2004.10.26
公开(公告)日2005.05.11
IPC分类号C02F1/52; B01J23/70
摘要
本发明用于常温常压废水处理的混凝催化剂及其制备方法、应用涉及是一种用于常温常压处理印染废水、生活污水、餐饮废水等的混凝催化剂及其制备方法、应用。该混凝催化剂，为Fe、Zn、Ni、Cu金属盐按比例配制得混合沉淀物，烘干焙烧而得，按照金属盐氧化物的量计算，其重量百分配比为Fe2O315.7～23.6%，ZnO57～65%，NiO1.7～2.4%，CuO10～18%。制备方法(1)配比量取去离子水，称取硫酸锌、硫酸铜、氯化铁晶体溶于去离子水，制成溶液，然后再称取氯化镍晶体溶于上述溶液，(2)配制NaCO3和NaOH混合溶液;(3)将(1)溶液在室温下快速搅拌，同时流加(2)溶液呈碱性，缓慢搅拌，静置;(4)真空抽滤使固液分离，并用去离子水洗涤，烘干得混凝催化剂前驱体;(5)经焙烧制成混凝催化剂。
权利要求书
1、一种用于常温常压废水处理的混凝催化剂，其特征在于为Fe、Zn、Ni、Cu金属的盐按一定 的比例配制共沉淀得到混合沉淀物，烘干焙烧而得，按照金属盐氧化物的量计算，其重量百分配比 为Fe2O315.7～23.6%，ZnO57～65%，NiO1.7～2.4%，CuO10～18%。
2、权利要求1所述的用于常温常压废水处理的混凝催化剂的制备方法，其特征在于按下述步 骤：
(1)按配比量取去离子水，称取硫酸锌晶体、硫酸铜晶体、氯化铁晶体溶于去离子水，制 成溶液，然后再称取氯化镍晶体溶于上述溶液，其重量配比为离子水∶硫酸锌晶体∶硫酸铜晶体∶ 氯化铁晶体，氯化镍晶体=2000∶201～230∶31.2～56∶53～79.7;5.4～7.6，上述金属盐晶体对应的金 属盐氧化物重量百分配比为Fe2O315.7～23.6%，ZnO57～65%，NiO1.7～2.4%，CuO10～18%;
(2)配制1～1.5mol/L的NaCO3和1～2mol/L的NaOH混合溶液，作沉淀剂待用;
(3)将工序(1)制备溶液在室温下快速搅拌，同时恒流泵流加工序(2)制备溶液，流加 结束时溶液呈碱性pH9～11，然后缓慢搅拌，时间共为3～6h，静置使固液分离;
(4)利用真空抽滤使固液分离，并用去离子水洗涤3～5次，100℃-110℃的温度下烘 1.5～2.5h得混凝催化剂前驱体;
(5)烘干得到的前驱体经焙烧炉焙烧得到复合氧化物式混凝催化剂，焙烧温度为750～850 ℃，焙烧时间为1.5～2.5h，即制成用于常温常压废水处理的混凝催化剂。
3、权利要求1所述的用于常温常压废水处理的混凝催化剂在还原、分散、活性、酸性、阳离 子、碱性的印染废水、生活污水、餐饮废水处理中应用。
4、根据权利要求3所述的用于常温常压废水处理的混凝催化剂在还原、分散、活性、酸性、阳 离子、碱性的印染废水、生活污水、餐饮废水处理中应用，其特征在于废水处理的工艺过程为：首 先用3～6mol/L的硫酸或3～6mol/L的盐酸浸泡活化10～20min，然后按质量浓度0.5～1g/L加入到水中， 进行混凝，快速搅拌5～10min，调节pH8～10，然后缓慢搅拌10～20min后停止，静沉10～20min，得混 凝沉淀物为总体积的10～15%，进行混凝沉淀物与上清液的分离，上清液排出进入下一步生化处理， 对混凝沉淀物进行催化氧化，此时混凝催化剂发挥催化剂功能，通入空气，以空气为氧化剂，氧化 1～2h，将混凝下来的有机物氧化为二氧化碳CO2和水H2O，这样既大幅度减少催化氧化的处理量， 又可以使混凝催化剂的混凝特性恢复，重新用于废水的混凝，然后再氧化，混凝催化剂可反复使用。
说明书
用于常温常压废水处理的混凝催化剂及其制备方法、应用
技术领域
本发明用于常温常压废水处理的混凝催化剂及其制备方法、应用涉及的是一种用于常温常压处 理印染废水(还原、分散、活性、酸性、阳离子、碱性等)、生活污水、餐饮废水等的混凝催化剂及 其制备方法、应用。
背景技术
印染废水是印染加工的过程中排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印 花废水、皂液废水以及整理废水混合后的工业废水。印染废水的化学需氧量COD高，色度大，组分 复杂，排放到水系中易造成水体发黑发臭。混凝、Fenton试剂氧化、微电解、厌氧好氧生物处理、 ClO2氧化等是最常用的方法，其中混凝是印染废水处理中用的最多的预处理方法。根据印染废水的 水质成分的变化，选用不同的混凝剂，无机混凝剂、有机混凝剂、高分子混凝剂等都有大量的研究 报道。东北电力学院应用化学系张警生等(东北电力学院学报，2000，20(1)，63-65)利用粉煤 灰制备的混凝剂属聚铁、铝复合混凝剂，该混凝剂对硫化染料废水、活性染料废水和混和染色废水 有较好的处理效果，COD去除率达40%，色度去除率达80%以上，虽然是以废治废，但产生的污泥 还是产生了二次污染，并且混凝剂不能回用。
日本专利JP58-51982中介绍了一种铜铁膜催化剂，该催化剂催化过氧化氢来氧化印染废水， 取得较好的效果。印染废水为深青黑色，COD为250mg/L，取原水1L用硫酸调节pH为2.5左右， 加温至30～40℃，催化剂0.2g，35%过氧化氢1ml，搅拌15min后，再调节pH为9，观察处理的效 果，出水COD降为18mg/L，而且铜铁的流失量很少。但这种催化剂处理消耗的氧化剂较多，成本 较高，并且处理规模较大，工程造价高。张仲燕等研究了(重庆环境科学，2000，22(3)，43-45) 采用超细γ-Al2O3为载体，担载CuO来制备高效催化剂(γ-Al2O3/CuO)，处理主要含活性染料和阳 离子染料的废水，COD和色度的去除率分别为77%和99%。但同样的问题是氧化剂的消耗量较大， 处理成本高。
Haake等人开发了(USP241 958，2001)新型稀土复合混凝剂PACRES。该混凝剂用量低，对 色度的去除效果要好于PAC和PAS，但同样存在混凝沉渣的二次处理问题。
Tak-Hyun Kima等应用化学混凝和Fenton氧化组合工艺对分散和活性染料进行了处理，通过考察 COD和色度的去除率、ζ电位的变化和悬浮固形物的浓度来研究Fe3+和Fenton氧化之间的关系，结 果表明90%的COD和99%的色度能去除。对于不同成分的印染废水，该组合工艺要做出调整，并且 处理效果可能有较大的差别，其次试验所用的混凝剂没有表现出强力的混凝效果，这必然增加氧化 的成本。
采用混凝法对生活污水及餐饮废水等的预处理已有很多的研究。张敬东等研究了(环境科学与 技术，2004，27(1)，30-31)工业用明矾、聚合铝、碱式氯化铝、硫酸铁和聚合铁等对生活污水 的处理情况，指出铁盐对COD的去除效果优于铝盐，但出水色度高，呈现淡黄色，并且混凝产生的 污泥也会造成二次污染。
Coma J.等(Wat.Sic.Tech，1991，24(7)，217-222)研究了城市生活污水的预处理。指出混 凝是一条可行的处理生活污水的工艺。对于混凝的关键是新型高效无毒混凝剂的开发、混凝后产生 污泥的后处理避免二次污染及处理成本的降低等。
餐饮废水在水质指标在与生活污水有较大的差异，含油量高、动植物蛋白含量高及固体悬浮物 多，微粒表面强烈吸附着表面活性剂分子，使界面张力降低，增加了分散体系的稳定性。利用混凝 剂对餐饮废水处理已有报道。董晓丹等(安全与环境学报，2001，11(6)，35-38)开发了一种新 型复合混凝剂对餐饮废水进行处理，COD去除率达90%以上，但混凝剂投加量大，混凝产生的泥量 多，造成了后续污泥处理的难度和成本。刘葵等(化工技术与开发，2003，32(6)，43-46)以 聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁(PFS)和聚丙烯酰胺(PAM)为混凝剂处理餐饮废水，探讨了PAC、PFS 和PAM在单独和复合使用时的混凝性能。结果表明阴离子型PAM与PAC复合使用的混凝效果最好， COD去除率可达91.42%，成本高，应用范围窄，不利于推广。
总的情况，在废水处理领域中，混凝工艺已被广泛的应用。但在这其中仍然存在一些令人头疼 而又难以解决的问题，比如某些混凝剂的制备成本低，但实际的混凝作用并不能达到令人满意的效 果，而对于那些混凝效果好的混凝剂，它们又往往价格较贵，运行成本高，这就容易对混凝工艺的 应用产生负面影响。另外，目前的混凝产生的泥渣还没得到有效的解决，会产生二次污染。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种用于常温常压废水处理的混凝催化剂及其制备方法、 应用，能成功的用于各种印染废水(还原、分散、活性、酸性、阳离子、碱性等)、生活污水、餐饮 废水等废水的处理。这种混凝催化剂可以同时发挥混凝和催化氧化两种功能，制备简单，成本较低， 并尽力消除或大量减少混凝泥渣所带来的二次污染，有效成分的流失得到控制。
本发明用于常温常压废水处理的混凝催化剂及其制备方法、应用是采取以下方案实现：
一种用于常温常压废水处理的混凝催化剂，其特征在于为Fe、Zn、Ni、Cu金属的盐按一定的 比例配制共沉淀得到混合沉淀物，烘干焙烧而得，按照金属盐氧化物的量计算，其重量百分配比为 Fe2O315.7～23.6%，ZnO57～65%，NiO1.7～2.4%，CuO10～18%。
用于常温常压废水处理的混凝催化剂的制备方法，其特征在于按下述步骤：
(1)配比量取去离子水，称取硫酸锌晶体、硫酸铜晶体、氯化铁晶体溶于去离子水，制成溶液， 然后再称取氯化镍晶体溶于上述溶液，其重量配比为离子水∶硫酸锌晶体∶硫酸铜晶体∶氯化铁晶 体，氯化镍晶体=2000∶201～230∶31.2～56∶53～79.7;5.4～7.6，上述各种金属盐晶体对应的金属盐 氧化物重量百分配比为Fe2O315.7～23.6%，ZnO57～65%，NiO1.7～2.4%，CuO10～18%;
(2)配制1～1.5mol/L的碳酸钠NaCO3和1～2mol/L的氢氧化钠NaOH混合溶液，作沉淀剂待用;
(3)将工序(1)制备的溶液在室温下快速搅拌，同时恒流泵流加工序(2)制备溶液，流加结 束时溶液呈碱性pH9～11，然后缓慢搅拌，时间共为3～6h，静置使固液分离;
(4)利用真空抽滤使固液分离，并用去离子水洗涤3～5次，100℃-110℃的温度下烘1.5～2.5h 得混凝催化剂前驱体;
(5)烘干得到的前驱体经焙烧炉焙烧得到复合氧化物式混凝催化剂，焙烧温度为750～850℃， 焙烧时间为1.5～2.5h，即制成用于常温常压废水处理的混凝催化剂。
用于常温常压废水处理的混凝催化剂制备方法，其特征在于所用的可溶性盐为硫酸盐、氯化物， 选择的沉淀剂为碳酸钠和氢氧化钠溶液。
上述所述用于常温常压废水处理的混凝催化剂在还原、分散、活性、酸性、阳离子、碱性的印 染废水、生活污水、餐饮废水处理中应用。
用于常温常压废水处理的混凝催化剂在还原、分散、活性、酸性、阳离子、碱性的印染废水、 生活污水、餐饮废水处理中应用，其特征在于其废水处理的工艺过程为：首先用3～6mol/L的硫酸或 3～6mol/L的盐酸浸泡活化10～20min，然后按质量浓度0.5～1g/L加入到水中，进行混凝，快速搅拌5～10 min，调节pH8～10，然后缓慢搅拌10～20min后停止，静沉10～20min，得混凝沉淀物(污泥)为总体积 的10～15%，进行混凝沉淀物与上清液的分离，上清液排出进入下一步生化处理，对混凝沉淀物进行 催化氧化，此时混凝催化剂发挥催化剂功能，通入空气，以空气为氧化剂，氧化1～2h，将混凝下来 的有机物氧化为二氧化碳CO2和水H2O，这样既大幅度减少催化氧化的处理量，又可以使混凝催化 剂的混凝特性恢复，重新用于废水的混凝，然后再氧化，混凝催化剂可反复使用。
该混凝催化剂能有效地处理还原、分散、活性、酸性、阳离子、碱性等印染废水、生活污水、 餐饮废水等。首先需对混凝催化剂进行活化后，对废水起混凝作用，将废水中的大部分有机物集中 到很小的体积范围内，然后在常温常压下起催化剂作用，以氧气为催化剂，催化氧化混凝的有机物， 这大大缩小了常规催化氧化反应器的体积，降低了操作费用，催化氧化完成后混凝催化剂可返回再 发挥混凝作用。同时有效的控制了关键成分的流失，处理后的废水中各种金属离子的指标均低于排 放标准。
本发明用于常温常压废水处理的混凝催化剂，同时具备混凝剂和催化剂两种功能，并且两种功 能同时协调发挥作用，能对废水起混凝作用，将废水中的大部分有机物集中到很小的体积范围内， 然后在常温常压下起催化剂作用，以空气为氧化剂，催化氧化混凝的有机物，大幅度减少了催化氧 化的处理量，降低了操作费用，同时催化氧化完成后混凝催化剂可返回再发挥混凝作用，尽力消除 或大量减少混凝泥渣所带来的二次污染，同时有效的控制了关键成分的流失。本发明混凝催化剂制 备工艺简单，成本较低，二次污染减少，对关键成份进行有效的控制，有推广应用价值。
