公布日：2024.04.02
申请日：2024.02.05
分类号：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/50(2023.01)N
摘要
本发明公开了一种医药化工污水处理工艺，属于污水处理技术领域。工艺包括以下步骤：步骤1、将污水进行预处理；步骤2、将完成预处理后的污水进行芬顿反应：将黄原胶-碳纳米管复合材料与FeCl3溶液混合，搅拌反应16-24小时，离心过滤，烘干后得到改性催化剂；调节污水pH值，加入H2O2和改性催化剂进行反应；步骤3、将完成芬顿反应后进行二次处理，即完成工艺。本发明中的改性催化剂由FeCl3溶液和黄原胶-碳纳米管复合材料混合形成比表面积较大的多孔材料，铁离子的负载量提高使得催化效率得到提升，对污水中的COD去除率高，且不易发生二次污染，本发明中污水处理工艺过程简单、条件温和、绿色环保，易于工业化。
权利要求书
1.一种医药化工污水处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、将污水进行预处理；步骤2、将完成预处理后的污水进行芬顿反应：通过如下步骤制备黄原胶有机框架：将1.0g黄原胶和6mL氢氧化钾溶液加入含30mL去离子水的烧杯中，搅拌0.5h，然后放入另一个盛有100mL甲醇的烧杯中，密封烧杯，让甲醇挥发向水溶液中扩散，一周后，离心收集烧杯底部和壁面处产生的固体，甲醇洗涤3次后，置于45℃的真空烘箱中干燥24h，得到黄原胶有机框架；通过如下步骤制备改性黄原胶有机框架：将黄原胶有机框架加入去离子水中搅拌，调节pH，升温至35-40℃，加入1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和多巴胺盐酸盐，搅拌，透析后冷冻干燥得到改性黄原胶有机框架，所述黄原胶有机框架、去离子水、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和多巴胺盐酸盐的用量比为2g：100mL：1.8-2.0g：2.25-2.35g：3.6-4.0g，其中pH调节至5-6；通过如下步骤制备黄原胶-碳纳米管复合材料：将改性黄原胶有机框架和氧化碳纳米管加入去离子水中，超声分散，搅拌后离心过滤，洗涤，真空干燥后得到黄原胶-碳纳米管复合材料；将黄原胶-碳纳米管复合材料与FeCl3溶液混合，搅拌反应16-24小时，离心过滤，烘干后得到改性催化剂；调节污水pH值，加入H2O2和改性催化剂进行反应；步骤3、将完成芬顿反应后进行二次处理，即完成工艺。
2.根据权利要求1所述的一种医药化工污水处理工艺，其特征在于，所述改性黄原胶有机框架、氧化碳纳米管和去离子水的用量比为0.3g：0.5-0.7g：10mL。
3.根据权利要求1所述的一种医药化工污水处理工艺，其特征在于，步骤2中黄原胶-碳纳米管复合材料与FeCl3溶液的用量比为0.2-0.3g：25-40mL，其中FeCl3的浓度为1-2mol/L。
4.根据权利要求1所述的一种医药化工污水处理工艺，其特征在于，步骤2中调节污水的pH值为3-4。
5.根据权利要求1所述的一种医药化工污水处理工艺，其特征在于，步骤1中预处理步骤为：初步过滤、进入调节池调节，调节完成后进入CASS生化池进行处理。
6.根据权利要求1所述的一种医药化工污水处理工艺，其特征在于，步骤3中二次处理步骤为：污水进行超滤、反渗透处理、消毒，水质检测，排出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种医药化工污水处理工艺，以解决污水处理过程中芬顿工艺催化效率较低的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种医药化工污水处理工艺，包括以下步骤：
步骤1、将污水进行预处理；
步骤2、将完成预处理后的污水进行芬顿反应：
将黄原胶-碳纳米管复合材料与FeCl3溶液混合，搅拌反应16-24小时，离心过滤，烘干后得到改性催化剂；调节污水pH值，加入H2O2和改性催化剂进行反应；
步骤3、将完成芬顿反应后进行二次处理，即完成工艺。
进一步地，所述黄原胶-碳纳米管复合材料通过如下步骤制备：
将改性黄原胶有机框架和氧化碳纳米管加入去离子水中，超声分散，搅拌后离心过滤，洗涤，真空干燥后得到黄原胶-碳纳米管复合材料。上述技术方案中，将氧化碳纳米管加入改性黄原胶有机框架水溶液中，改性黄原胶有机框架上骨架的疏水面与氧化碳纳米管的疏水面之间产生相互作用，进而破坏了氧化碳纳米管分子间强的范德华力，提高了氧化碳纳米管的分散性，同时因与改性黄原胶有机框架在尺寸上具有高度匹配性，进而与其相互交联组装后得到复合材料。
进一步地，所述改性黄原胶有机框架、氧化碳纳米管和去离子水的用量比为0.3g：0.5-0.7g：10mL。
进一步地，改性黄原胶有机框架通过如下步骤制备：
将黄原胶有机框架加入去离子水中搅拌，调节pH，升温至35-40℃，加入1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和多巴胺盐酸盐，搅拌，透析后冷冻干燥得到改性黄原胶有机框架。
进一步地，所述黄原胶有机框架、去离子水、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺和多巴胺盐酸盐的用量比为2g：100mL：1.8-2.0g：2.25-2.35g：3.6-4.0g，其中pH调节至5-6。
进一步地，步骤2中黄原胶-碳纳米管复合材料与FeCl3溶液的用量比为0.2-0.3g：25-40mL，其中FeCl3的浓度为1-2mol/L。
进一步地，步骤2中调节污水的pH值为3-4。
进一步地，步骤1中预处理步骤为：初步过滤、进入调节池调节，调节完成后进入CASS生化池进行处理。
进一步地，步骤3中二次处理步骤为：污水进行超滤、反渗透处理、消毒，水质检测，排出。
进一步地，所述黄原胶有机框架通过甲醇扩散法制备而成。上述技术方案中，通过甲醇扩散法成功制备出黄原胶有机框架，该框架由分子之间缩合形成星形的有机框架，具有大环结构的微孔以及由六边形连接体排列建立的中空结构，这一结构特性使得黄原胶有机框架具有高孔隙率以及多个反应活性位点等特点。
本发明的有益效果：
本发明中制备的改性催化剂由铁离子和黄原胶-碳纳米管复合材料混合，改性黄原胶分子结构上的羟基、环氧原子与铁离子进行配位，构成了“8”型双通道，形成了三维网络状多孔复合材料；具有可调控性、比表面积较大等优点。多孔结构以及较高的活性位点促使铁离子吸附量增加，且不易发生脱附，提高了在芬顿工艺过程中的催化效率，处理周期缩短；同时减少铁的浸出量，从而有效地避免铁污泥的形成，降低了二次污染的发生。
本发明中的黄原胶-碳纳米管复合材料中，黄原胶有机框架的比表面积大且具有较高孔隙率，分散性能高，能在水中保持高度稳定，表面含有大量的含氧管官能团，有利于H2O2的催化速率提高。经过多巴胺接枝改性后，提高了对Fe2+和Fe3+的吸附能力，铁离子吸附量的增高，进一步加快催化反应的速率。同时，多巴胺具有一定的抗菌能力，延长了黄原胶的作用周期，经济成本降低；以碳纳米管作填料与其交联形成复合材料，增强了在水中抗冲击强度与力学性能。本发明中所制备的改性催化剂具有无需外加能量和操作简单等优势，大大地提高了污水处理效率，拓宽了规模及应用范围。
本发明中污水处理工艺过程简单、条件温和、绿色环保，不涉及有毒有害物质，易于工业化。
（发明人：谷金秋;黄益民）
