申请日2018.01.03
公开(公告)日2018.06.08
IPC分类号C02F1/28; C02F1/00; C02F101/20; C02F101/30
摘要
本发明以一种水钠锰矿负载碳基材料作为催化助剂，提供了一种强化过硫酸盐氧化处理养殖废水抗生素的方法，属于绿色生产领域。将农业废弃物秸秆，在缺氧环境中热解并用高锰酸钾处理得到水钠锰矿负载碳基催化助剂。该助剂在重金属与抗生素复合污染养殖废水中能够吸附重金属形成催化位点强化催化过硫酸盐，提高去除抗生素的效果。
权利要求书
1.一种碳基助剂强化催化过硫酸盐的水处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将水钠锰矿负载碳基助剂投入到养殖废水中，混合条件下以吸附的重金属作为催化位点强化催化加入的过硫酸盐去除养殖废水中的抗生素;
2)步骤1)后，通过静置和过滤，将水钠锰矿负载碳基助剂分离。
2.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述养殖废水的pH4-7。
3.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述养殖废水中抗生素污染物浓度在10-1000μg/l范围，重金属污染物浓度在5-30mg/l范围。
4.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述水钠锰矿负载碳基助剂是表面负载大量水钠锰矿结构的碳材料，具有较大比表面积和丰富的表面基团，源于农业废弃物秸秆在缺氧环境中热解并用高锰酸钾处理所得产品，其与处理养殖废水相对质量比例为0.1-0.5mg/l。
5.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述过硫酸盐加入量为与处理养殖废水相对质量比例在0.1-0.6mg/l。
7.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述水处理过程在0-40℃室温条件下进行。
8.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述水处理过程在25℃以下条件下进行，所述碳基助剂的投入量大于0.2mg/l。
9.根据权利要求1所述的水处理方法，其特征在于，所述水钠锰矿负载碳基助剂投入30分钟后，再加入过硫酸盐。
说明书
一种碳基助剂强化催化过硫酸盐的水处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，提出一种利用水钠锰矿负载碳基材料作为催化助剂，强化催化过硫酸盐去除养殖废水中抗生素的水处理方法。
背景技术
近年来畜禽养殖业的蓬勃发展，产生大量包括畜禽粪尿和发酵沼液的养殖废水。养殖废水中含有丰富的氮、磷、钾等植物所需的营养元素，具有广阔的资源化利用前景。但是畜禽粪尿与沼渣沼液等养殖废水直接施用存在抗生素和重金属的传播风险，阻碍了其资源化利用。因此养殖废水在还田利用前的无害化处理是一个亟待解决的问题。
目前处理污染废水的方法主要分为物理、化学、生物法，如絮凝沉淀、好氧 &厌氧工艺、膜分离法等，这些方法针对工业废水具有良好的处理效果，但对于养殖废水，运行费用大，处理效果一般，且会破坏养殖废水中的营养成分，阻碍养殖废水进一步的资源化利用。针对目前养殖废水中兽用抗生素难以去除，本发明提出利用水钠锰矿负载碳基增效剂在复合污染养殖废水中吸附重金属强化催化过硫酸盐去除养殖废水中的抗生素。
发明内容
针对目前养殖业废水无害化处理的技术空缺，以及废水中Cu2+、Zn2+等重金属和各类兽用抗生素同时共存的现状，本发明提出一种利用水钠锰矿负载碳基材料作为催化助剂，以吸附的重金属作为催化位点强化催化过硫酸盐去除养殖废水中抗生素的水处理方法，以提高养殖废水的农田安全使用和资源化利用率。
水钠锰矿负载碳基材料是一种绿色环保材料，被广泛应用为吸附材料用于吸附废水中重金属。本发明中，将水钠锰矿负载碳基材料作为强化催化过硫酸盐助剂，研究了其使用方法，取得了良好的效果。
本发明的具体内容包括：
一种碳基助剂强化催化过硫酸盐的水处理方法，包括以下步骤：
1)将水钠锰矿负载碳基助剂(源于农业废弃物秸秆热解高锰酸钾改性产品) 投入到养殖废水中，混合条件下以吸附的重金属作为催化位点强化催化加入的过硫酸盐去除养殖废水中的抗生素;
2)步骤1)后，通过静置和过滤，将水钠锰矿负载碳基助剂分离。
在pH4-7的养殖废水中投入水钠锰矿负载碳基助剂，助剂吸附重金属形成强化催化位点，强化催化加入的过硫酸盐去除抗生素。
所述养殖废水中抗生素污染物浓度范围在10-1000μg/l，重金属污染物 (Cu2+、Zn2+等)浓度范围在5-30mg/l。
所述水钠锰矿负载碳基助剂(源于农业废弃物秸秆热解高锰酸钾改性产品) 投入到养殖废水中，混合条件下以吸附的重金属作为催化位点强化催化加入的过硫酸盐去除养殖废水中的抗生素;
所述的过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵的一种或几种。
所述过硫酸盐加入量为与处理养殖废水相对质量比例在0.1-0.6mg/l。
上述水处理过程在0-40℃室温条件下进行，所处理的养殖废水为中性，添加碳基材料与所处理的养殖废水的质量相对比例通常在0.1-0.5mg/l之间。
采用碳基材料作为强化催化助剂后，在相同的过硫酸盐投加量情况下，对抗生素的去除效果明显提高。具体提高程度与加入的助剂相对比例以及反应条件有关。比较而言，在其他因素相同的情况下，处理温度低于25℃，并且碳基材料投加量大于0.2mg/l时，提高效果显著。
与现有处理方法相比较，本发明提出的水处理方法具有显著的特点：
(1)水钠锰矿负载碳基材料是一种表面负载了大量水钠锰矿结构的碳材料，具有较大比表面积和丰富的表面基团，在重金属和抗生素复合污染的养殖废水中，能充分接触并吸附养殖废水中重金属后形成活化过硫酸盐的催化位点，这为强化过硫酸盐的催化性能提供了便利的物理条件。
(2)水钠锰矿负载碳基材料具有良好的固持重金属的能力，能够在强化催化过硫酸盐去除抗生素的同时去除重金属。
(3)水钠锰矿负载碳基材料源于农业废弃物秸秆在缺氧环境中热解并用高锰酸钾处理所得产品，是绿色环保材料，简单易得经济实惠，为其实现绿色生产提供了重要的保障。
