申请日2019.03.30
公开(公告)日2019.05.28
IPC分类号B01J27/053; B01J20/22; C02F1/28; C02F1/72; C02F1/52; C02F1/56; C02F103/16; C02F101/20
摘要
本发明公开了一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂及包含除磷催化剂的除磷剂和除磷剂的使用方法，属于水处理技术领域，一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，以重量份数计，由如下组分混合而成：硫酸亚铁40‑50份、活性炭粉40‑50份、二氧化锰5‑10份以及废旧半导体粉末5‑10份。本发明可以完全代替普通芬顿试剂中的硫酸亚铁药剂，在处理同等总磷浓度下的等量废水时，本发明中除磷催化剂的用量仅为传统硫酸亚铁用量的30‑50%，并且反应产生的污泥量仅为普通芬顿试剂产生污泥量的20%左右，既能降低生产成本，又能提高工作效率。
权利要求书
1.一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，其特征在于：以重量份数计，由如下组分混合而成：硫酸亚铁40-50份、活性炭粉40-50份、二氧化锰5-10份以及废旧半导体粉末5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，其特征在于：所述废旧半导体粉末为含镓半导体、锗半导体中的一种或它们的复合。
3.根据权利要求2所述的一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，其特征在于：所述含镓半导体为氮化镓半导体。
4.根据权利要求2所述的一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，其特征在于：所述废旧半导体粉末的粒径为30-200μm。
5.根据权利要求4所述的一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，其特征在于：所述废旧半导体粉末采用如下方法制备：取废旧含镓半导体或/和废旧锗半导体，将其经过粉碎、研磨以及过筛后，得到粒径为30-200μm的废旧半导体粉末。
6.根据权利要求1所述的一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，其特征在于：所述活性炭粉的粒径为100-400μm。
7.一种包含除磷催化剂的除磷剂，其特征在于：由重量比为(3-5):10的除磷催化剂与双氧水混合而成。
8.根据权利要求7所述的一种包含除磷催化剂的除磷剂，其特征在于：所述双氧水的质量分数为30%。
9.一种除磷剂的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：将待处理的化学镀镍废水用酸将其pH值调节至3-5;
S2：向S1中调节pH后的化学镀镍废水中加入除磷剂，搅拌1-2h，得到预处理废液;
S3：用氧化钙将预处理废液的pH调节至10-12，然后加入絮凝剂，将预处理废液中的沉淀物分离后，即可得到符合排放标准的水。
10.根据权利要求9所述的一种除磷剂的使用方法，其特征在于：所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
说明书
一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂及包含除磷催化剂的除磷剂和除磷剂的使用方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，更具体的说，它涉及一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂及包含除磷催化剂的除磷剂和除磷剂的使用方法。
背景技术
化学镀镍是以镍盐和次磷酸盐等共同作用生产的非晶镀层，是一种表面处理技术，广泛应用于电子、石油、计算机和汽车等领域;由于化学镀镍时需要使用还原剂次磷酸钠以及亚磷酸钠，因此化学镀镍废水中含有含量较高的次磷酸根离子和亚磷酸根离子，而磷离子的存在会引起水体的富营养化，影响生态环境，因此必须对镀镍废水中的磷离子进行处理。
现有的处理废水中的次/亚磷酸盐的方法中，比较成熟的是芬顿氧化法(Fenton)，芬顿氧化法是指以亚铁离子为催化剂，用过氧化氢进行化学氧化的废水处理方法，由亚铁离子和过氧化氢组成的体系也称为芬顿试剂;其反应机理是在Fe2+的催化下，使H202生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，不仅可以去除化学镀镍废水中的高浓度有机物，还可以氧化次/亚磷酸盐，从而达到去除次/亚磷酸盐的作用。
但是普通的芬顿氧化法(Fenton)在实际使用中也存在一些缺陷，由于在反应的过程中Fe2+被氧化为Fe3+，而Fe3+会与体系中的OH-结合，生成大量Fe(OH)3沉淀，这导致在处理废水时会产生大量的污泥，增加后续的处理工序，降低工作效率。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于化学镀镍废水的除磷催化剂，其通过各组分的相互配合，具有很好的协同作用，可以完全代替普通芬顿试剂中的硫酸亚铁药剂，在处理同等总磷浓度下的等量废水时，本发明中除磷催化剂的用量仅为传统硫酸亚铁用量的30-50%，并且反应产生的污泥量仅为普通芬顿试剂产生污泥量的20%左右，既能降低生产成本，又能提高工作效率。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种化学镀镍废水的除磷催化剂，以重量份数计，由如下组分混合而成：硫酸亚铁40-50份、活性炭粉40-50份、二氧化锰5-10份以及废旧半导体粉末5-10份。
通过采用上述技术方案，以硫酸亚铁、活性炭粉、二氧化锰以及废旧半导体粉末混合得到的除磷催化剂具有协同作用，可以提高双氧水产生羟基自由基的效率，提高双氧水的利用率，可以完全代替普通芬顿试剂中的硫酸亚铁药剂，在处理同等总磷浓度下的等量废水时，本发明中除磷催化剂的用量仅为传统硫酸亚铁用量的30-50%，并且反应产生的污泥量仅为普通芬顿试剂产生污泥量的20%左右，既能降低生产成本，又能提高工作效率。
进一步地，所述废旧半导体粉末为含镓半导体、锗半导体中的一种或它们的复合。
通过采用上述技术方案，含镓半导体与锗半导体具有激发波长的作用，采用含镓半导体或锗半导体与硫酸亚铁、活性炭粉以及二氧化锰组成的除磷催化剂，各组分之间具有很好的协同作用，可以提高双氧水产生羟基自由基的效率，从而减少除磷催化剂的用量，减少污泥的生成量。
进一步地，所述含镓半导体为氮化镓半导体。
通过采用上述技术方案，氮化镓半导体中的镓元素可以提高除磷催化剂的催化效率，并且不会对废水造成新的污染，与硫酸亚铁、活性炭粉以及二氧化锰具有协同作用。
进一步地，所述废旧半导体粉末的粒径为30-200μm。
通过采用上述技术方案，将废旧半导体粉末的粒径控制在30-200μm，便于其分散，有利于提高废水处理效率。
进一步地，所述废旧半导体粉末采用如下方法制备：取废旧含镓半导体或/和废旧锗半导体，将其经过粉碎、研磨以及过筛后，得到粒径为30-200μm的废旧半导体粉末。
通过采用上述技术方案，废旧半导体的处理方法简单易于操作，既能提高除磷催化剂的除磷效率，又能将废旧半导体重新利用，实现资源的再利用。
进一步地，所述活性炭粉的粒径为100-400μm。
通过采用上述技术方案，粒径为30-200μm的活性炭粉具有比表面积大、吸附能力强的优点，当将除磷催化剂代替传统的硫酸亚铁与双氧水配合使用时，生成强氧化性的羟基自由基可以将废水中的大分子分解为小分子，此时被分解的小分子可以被快速被活性炭粉所吸附，从而可以提高废水处理的效率。
本发明的目的之二在于提供一种包含除磷催化剂的除磷剂。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种包含除磷催化剂的除磷剂，由重量比为(3-5):10的除磷催化剂与双氧水混合而成。
通过采用上述技术方案，由于本发明的除磷催化剂具有高效的催化效率，而传统的硫酸亚铁与双氧水组成的芬顿试剂中，硫酸亚铁与双氧水的重量比为1:1，因此本发明的除磷催化剂的用量明显低于传统的硫酸亚铁的用量，不仅可以降低原料的成本，而且还可以降低污泥的产生量。
进一步地，所述双氧水的质量分数为30%。
通过采用上述技术方案，采用质量分数为30%的双氧水，其来源广泛，与除磷催化剂配合使用时，具有较高的产生羟基自由基的效率。
本发明的目的之三在于提供一种除磷剂的使用方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种除磷剂的使用方法，包括如下步骤：
S1：将待处理的化学镀镍废水用酸将其pH值调节至3-5;
S2：向S1中调节pH后的化学镀镍废水中加入除磷剂，搅拌1-2h，得到预处理废液;
S3：用氧化钙将预处理废液的pH调节至10-12，然后加入絮凝剂，将预处理废液中的沉淀物分离后，即可得到符合排放标准的水。
通过采用上述技术方案，在酸性环境下，采用本发明的除磷剂，可以有效的去除化学镀镍废水中的次/亚磷酸盐，降低废水中的总磷含量，并且可以降低废水的COD值，通过絮凝剂的配合，可以降低废水中的悬浮物，从而使得废水可以达到排放标准。
进一步地，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺具体很好的絮凝效果，可以凝聚废水中悬浮物，提高废水处理效果。
综上所述，本发明相比于现有技术具有以下有益效果：
1.以硫酸亚铁、活性炭粉、二氧化锰以及废旧半导体粉末混合得到的除磷催化剂具有协同作用，可以提高双氧水产生羟基自由基的效率，提高双氧水的利用率，可以完全代替普通芬顿试剂中的硫酸亚铁药剂，在处理同等总磷浓度下的等量废水时，本发明中除磷催化剂的用量仅为传统硫酸亚铁用量的30-50%，并且反应产生的污泥量仅为普通芬顿试剂产生污泥量的20%左右，既能降低生产成本，又能提高工作效率;
2.含镓半导体与锗半导体具有激发波长的作用，采用含镓半导体或锗半导体与硫酸亚铁、活性炭粉以及二氧化锰组成的除磷催化剂，各组分之间具有很好的协同作用，可以提高双氧水产生羟基自由基的效率，从而减少除磷催化剂的用量，减少污泥的生成量;
3.氮化镓半导体与磷化镓半导体为常见的含镓半导体，其获得的来源比较广泛，成本比较低，可以降低生产成本;并且不会对废水造成新的污染，与硫酸亚铁、活性炭粉以及二氧化锰的配合效果较好。
