通過催化劑處理肼與氨氮工業(yè)廢水工藝的裝置制造方法
通過催化劑處理肼與氨氮工業(yè)廢水工藝的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解工藝的裝置，所述的裝置包括：過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床、消泡器和檢測裝置，所述的反應(yīng)器上設(shè)有加藥罐、酸罐、堿罐和pH計結(jié)構(gòu)，所述的過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床和消泡器通過泵和連接管路依次連接，所述的檢測裝置連接在消泡器的尾端；本實用新型所述的催化劑采用非貴金屬元素為活性組分，同時降解肼和氨氮，效率高穩(wěn)定性好，成本低，反應(yīng)條件溫和，處理周期短。降低了次氯酸鈉的用量，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說明】通過催化劑處理肼與氨氮工業(yè)廢水工藝的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種以生物纖維為模板的分級結(jié)構(gòu)納米催化材料在次氯酸鈉溶液聯(lián)合作用下，去除肼污染物及氨氮的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]肼(N2H4)燃料堪稱“神舟”之舵，是火箭飛船推進劑燃料，還廣泛應(yīng)用于熱核電廠、醫(yī)藥與農(nóng)藥中間體。隨著我國商務(wù)部對進口水合肼征收連續(xù)10年的反傾銷稅，我國已成為世界最主要的水合肼生產(chǎn)國家之一。大量肼廢液，混合較高濃度氨氮，對環(huán)境造成嚴重污染。
[0003]目前國內(nèi)外常用的肼廢水處理方法有物理法、化學法、生物法、光化學法。存在藥劑用量大、降解不徹底、運行成本高、二次污染等不足。Balcon總結(jié)了第VIII族金屬的肼分解活性，其中貴金屬Ir最活潑，其次是Rh，通常將Ir負載在氧化鋁等載體上來制備催化劑，如Shell 405催化劑[1]。但是由于Ir是貴金屬，催化劑制備成本較高，所以非貴金屬催化劑體系成為研究熱點。這些體系包括以氮化鑰和碳化鎢[2]、氮化鈮和氮化鎢M以及氮化鐵[4'5]等為活性組分制備的催化劑，它們能很好的催化肼的分解，但是很少有關(guān)于復合金屬氧化物催化劑用于肼降解的專利報道。
[0004]肼分解反應(yīng)會產(chǎn)生中間產(chǎn)物氨，氮氣和氫氣，帶來氨氮產(chǎn)物二次污染。當水體中的氨氮含量過多時便會導致水體富營養(yǎng)化，造成水質(zhì)下降，破壞了生態(tài)平衡，污染環(huán)境。因此發(fā)展針對肼與氨氮聯(lián)合降解的催化劑與廢水處理工藝，具有重要實際意義。
[0005]常用的處理氨氮廢水的方法主要有:A/0法，即通過硝化和反硝化的過程來降解氨氮，但此法基建投資大，運行成本高，對進水水質(zhì)要求嚴格；折點法，雖然反應(yīng)條件溫和，但是次氯酸鈉用量大，處理成本高；物理法，傳統(tǒng)的物理方法有吹脫法、離子交換法、膜過濾法以及高溫蒸發(fā)法等，這些方法存在著處理效率低、處理量小或者成本高等問題[6]。本實用新型采用生物模板輔助浸潰煅燒技術(shù)，制備分級結(jié)構(gòu)復合金屬氧化物催化劑，應(yīng)用于肼與氨氮的廢水降解工藝，提高催化活性、穩(wěn)定性，降低成本。
[0006]本實用新型的目的是提供一種基于生物纖維模板、肼與氨氮同時降解的催化劑制備方法及其應(yīng)用工藝和裝置，通過調(diào)整材料基本組成成分的種類、界面曲率以及形貌導向，組建分級結(jié)構(gòu)納米材料，制備高效、穩(wěn)定、低成本催化劑。
[0007]近年來，分級結(jié)構(gòu)納米材料由于具有多層次、多維度、多組分的耦合和協(xié)同效應(yīng)，引起了廣泛關(guān)注。分級結(jié)構(gòu)納米材料具有較高的比表面積和高吸附能力，為催化降解污染物提供更多的吸附和活性反應(yīng)位點。分級多孔材料的孔道結(jié)構(gòu)在內(nèi)部是相互連通的，使得其有利于反應(yīng)物分子擴散，同時還能保持大比表面積和孔道尺寸，在污染水處理領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。
[0008]生物模板制備分級結(jié)構(gòu)納米材料，方法簡便，維度和形貌可控，可操作性強。
[0009]具體以納米氧化鋅、鋁、鋯、鈦為載體材料，采用生物模板法，利用葉莖纖維、菌絲體纖維、膠原等生物纖維作為模板，通過對生物模板實體微米孔和納米細胞孔虛體結(jié)構(gòu)的雙重有效復制，構(gòu)建了微納米結(jié)構(gòu)匹配的分級結(jié)構(gòu)納米催化材料。在此基礎(chǔ)負載金屬氧化物活性組分。產(chǎn)品工藝路線簡便、維度形貌可控、操作性強，非貴金屬催化劑成本低，有很強的市場競爭力。分級結(jié)構(gòu)的納米催化材料不僅有利于分子的擴散，還能保持大比表面積和一定的孔道尺寸，因此在水中污染物的吸附分離、催化新材料、太陽能轉(zhuǎn)化利用、電化學催化等方面性能優(yōu)異、應(yīng)用前景廣闊。
[0010]復合金屬氧化物催化劑，采用具有分級結(jié)構(gòu)的介孔-大孔納米材料作為載體，在常溫下聯(lián)合次氯酸鈉，高效地將肼、水合肼和氨氮降解為無機小分子物質(zhì)。非貴金屬成本低，常溫氧化活性高。此催化劑能用于同時降解肼和氨氮，反應(yīng)條件溫和，降低了次氯酸鈉的用量，處理周期短，效率高，成本低。
[0011]1.Birbara P Jj Locks W.Catalyst for hydrazine decomposition, US4348303，1982.[0012]2.Rodrigues J A Jj Cruz G M，Bugli G，Boudart M，Djega-Mariadassou G.Nitride and carbide of molybdenum and tungsten as substitutes of iridium forthe catalysts used for space communication, Catalysis Letters, 1997， 45:1-3.[0013]3.Brayner R，Djega-Mariadassou G，Cruz G M，Rodrigues J A Jj Hydrazinedecomposition over niobium oxynitride with macropores generation, CatalysisToday, 2000，57:225-229.[0014]4.鄭明遠.程序升溫反應(yīng)法制備氮化鐵及催化肼分解研究，中國科學院大連化學物理研究所博士論文，大連，2005.[0015]5.Zheng Mj Chen X，Cheng Rj Li N，Sun Jj Wang X，T.Zhang T.Catalyticdecomposition of hydrazine on iron nitride catalysts, Catalysis Communications,2006，7:187-191.[0016]6.何巖，趙由才，周恭明.高濃度氨氮廢水脫氮技術(shù)研究進展，工業(yè)水處理，2008，1(1): 1-4。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0017]針對上述存在的問題，本實用新型提供一種分級結(jié)構(gòu)納米催化劑的制備方法以及該催化劑在肼和氨氮廢水降解反應(yīng)中的應(yīng)用的工藝方法和裝置。
[0018]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:一種用于肼與氨氮廢水降解反應(yīng)的催化劑的制備方法，包括以下工藝步驟:第一步生物纖維模板的預處理:以葉莖纖維、菌絲體纖維、膠原等生物纖維為模板，通過對生物模板進行化學預處理；第二步分級結(jié)構(gòu)載體的制備:將氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體溶液與生物模板纖維混合，加入水合肼與六次甲基四氨進行水解反應(yīng)，使氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體在生物模板上發(fā)生定向沉淀，鍛燒去除模板后獲得具有仿生形貌的微納米分級結(jié)構(gòu)載體材料；第三步活性組分負載:將上述制備的載體經(jīng)過浸潰煅燒，在載體上復合氧化銅、氧化錳、氧化鐵等一種或幾種活性組分，制備分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化劑。
[0019]本實用新型所述的用于肼與氨氮廢水降解反應(yīng)的催化劑的制備方法為:
[0020]I)將收集的葉莖纖維、菌絲體纖維、膠原，浸潰于乙醇水溶液中，超聲5?30min，充分洗滌，再酸處理l(T24h，充分洗滌；[0021]2)取適量氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體溶于檸檬酸乙醇水中，稱取經(jīng)預處理過的生物模板纖維加入上述溶液中，于3(T90°C下反應(yīng)6~24h，加入水合肼與六次甲基四氨，水解反應(yīng)2~4h后抽濾，洗滌烘干，鍛燒2~4h，除去模板，獲得具有仿生形貌的分級結(jié)構(gòu)載體材料；
[0022]3)將上述制備的載體浸入到一定濃度的硝酸銅、硝酸錳、硝酸鐵等一種或幾種混合溶液中，浸潰負載2~6h，8(Tl20° C干燥l(Tl5h，300~500° C溫度下煅燒3~6h，制備出分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化劑；
[0023]本實用新型所述的納米催化劑中的活性組分為氧化銅、氧化錳、或氧化鐵的一種或幾種，活性組分占載體質(zhì)量分數(shù)的0.5%~5%
[0024]本實用新型所述的一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝:
[0025]I)將上述分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化劑加入粘結(jié)劑和稀硝酸，混合均勻后使其成型并煅燒，然后取一定量制備好的催化劑放入反應(yīng)床中；
[0026]2)將經(jīng)過過濾器的氨氮廢水和肼廢水，通過泵加入到反應(yīng)器中，然后按照比例從加藥罐中加入一定量的次氯酸鈉溶液,并通過酸罐、堿罐和pH計調(diào)節(jié)反應(yīng)器中混合溶液pH ；
[0027]3)將反應(yīng)器中的反應(yīng)液通過泵按照一定流速打入裝有催化劑的反應(yīng)床中進行降解；
[0028]4)降解完成后的廢液經(jīng)消泡器消泡處理后，經(jīng)檢測器定時取樣分析水樣中剩余肼和氨氮的濃度，檢測合格后的廢水經(jīng)管道排出。
[0029]本實用新型所述的一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝，步驟2中催化劑聯(lián)合次氯酸鈉溶液降解含有肼及氨氮的廢水時的pH為7~10，反應(yīng)溫度為20° 0-40° C，其中次氯酸`鈉與氨氮的摩爾比為4~10:1，反應(yīng)時間為20mirT40min。
[0030]本實用新型所述的一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝的裝置包括:過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床、消泡器和檢測裝置，所述的反應(yīng)器上設(shè)有加藥罐、酸罐、堿罐和PH計結(jié)構(gòu)，所述的過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床和消泡器通過泵和連接管路依次連接，所述的檢測裝置連接在消泡器的尾端。
[0031]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型所提供的分級結(jié)構(gòu)納米催化材料，聯(lián)合次氯酸鈉對肼和氨氮的降解活性高，反應(yīng)條件溫和，穩(wěn)定性好，多次使用后降解效果良好，有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0032]本實用新型的所述的催化劑的優(yōu)點如下:
[0033]I)本實用新型所提供的催化劑活性組分為非貴金屬元素，成本較低；
[0034]2)本實用新型所提供的催化劑采用生物模板制輔助浸潰煅燒技術(shù)，制備具有分級結(jié)構(gòu)的納米催化材料，方法簡便，維度和形貌可控，可操作性強；
[0035]3)本實用新型所提供的催化劑反應(yīng)活性高，在常溫下同時對肼及氨氮具有良好的降解效果。
[0036]本實用新型所述的一種通過納米催化劑對氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝的優(yōu)點如下:
[0037]I)本實用新型所降解的工藝減少了次氯酸鈉的用量，節(jié)約了成本；
[0038]2)本實用新型提供的方法是非均相催化濕式氧化法，反應(yīng)在中性條件下進行，對設(shè)備腐蝕小。催化劑穩(wěn)定性好，可重復使用?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0039]圖1為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡圖；
[0040]其中，1過濾器，2加藥罐，3酸罐，4堿罐，5 pH計，6反應(yīng)床，7消泡器，8檢測裝置，9反應(yīng)器，10泵。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0042]實施例1:本實用新型所述用于肼與氨氮廢水降解反應(yīng)的催化劑的制備方法:將離心收集的面包酵母菌絲，浸潰于乙醇水溶液中，超聲20min，充分洗滌，再酸處理18h，充分洗滌。取適量氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體溶于檸檬酸乙醇水中，將預處理過的生物纖維模板加入上述溶液中，于55° C下反應(yīng)24h，加入水合肼與六次甲基四氨，水解反應(yīng)4h后抽濾，洗滌烘干，550° C鍛燒3h，除去模板，獲得具有仿生形貌的分級結(jié)構(gòu)載體材料。將上述制備的載體浸入到硝酸銅、硝酸錳、硝酸鐵等一種或幾種混合溶液中，浸潰負載6h，115°C干燥12h，500° C溫度下煅燒3h，制備出分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化材料。
[0043]本實用新型所述的催化劑用于肼與氨氮廢水聯(lián)合降解的工藝:在使用此催化劑，聯(lián)合次氯酸鈉溶液，降解含有肼及氨氮的廢水時，控制體系pH=8，反應(yīng)溫度25° C，次氯酸鈉與氨氮的摩爾比為6:1，反應(yīng)時間25min。肼和氨氮的分析方法分別為對二甲氨基苯甲醛分光光度法和納氏試劑分光光度法。
[0044]實施例2:將負載不同活性組分的催化劑對肼和氨氮廢水的降解率比較:
[0045]在反應(yīng)床中分別加入9g生物模板制備的分級結(jié)構(gòu)TiO2載體，負載0.5%不同活性組分的催化劑，降解250mL含500mg/L的NH4+和500mg/L肼(N2H4)廢水，結(jié)果如下(處理后廢水中肼和氨氮的檢測分別采用對二甲氨基苯甲醛分光光度法和納氏試劑分光光度法):
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解工藝的裝置，其特征在于，所述的裝置包括:過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床、消泡器和檢測裝置，所述的反應(yīng)器上設(shè)有加藥罐、酸罐、堿罐和PH計結(jié)構(gòu)，所述的過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床和消泡器通過泵和連接管路依次連接，所述的檢測裝置連接在消泡器的尾端。
【文檔編號】C02F9/04GK203419797SQ201320462046
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】吳敏, 寧永淼, 倪恨美, 鄭穎平, 齊齊, 孫岳明 申請人:南京威安新材料科技有限公司
【專利摘要】本實用新型公開了一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解工藝的裝置，所述的裝置包括：過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床、消泡器和檢測裝置，所述的反應(yīng)器上設(shè)有加藥罐、酸罐、堿罐和pH計結(jié)構(gòu)，所述的過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床和消泡器通過泵和連接管路依次連接，所述的檢測裝置連接在消泡器的尾端；本實用新型所述的催化劑采用非貴金屬元素為活性組分，同時降解肼和氨氮，效率高穩(wěn)定性好，成本低，反應(yīng)條件溫和，處理周期短。降低了次氯酸鈉的用量，應(yīng)用前景廣闊。
【專利說明】通過催化劑處理肼與氨氮工業(yè)廢水工藝的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種以生物纖維為模板的分級結(jié)構(gòu)納米催化材料在次氯酸鈉溶液聯(lián)合作用下，去除肼污染物及氨氮的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]肼(N2H4)燃料堪稱“神舟”之舵，是火箭飛船推進劑燃料，還廣泛應(yīng)用于熱核電廠、醫(yī)藥與農(nóng)藥中間體。隨著我國商務(wù)部對進口水合肼征收連續(xù)10年的反傾銷稅，我國已成為世界最主要的水合肼生產(chǎn)國家之一。大量肼廢液，混合較高濃度氨氮，對環(huán)境造成嚴重污染。
[0003]目前國內(nèi)外常用的肼廢水處理方法有物理法、化學法、生物法、光化學法。存在藥劑用量大、降解不徹底、運行成本高、二次污染等不足。Balcon總結(jié)了第VIII族金屬的肼分解活性，其中貴金屬Ir最活潑，其次是Rh，通常將Ir負載在氧化鋁等載體上來制備催化劑，如Shell 405催化劑[1]。但是由于Ir是貴金屬，催化劑制備成本較高，所以非貴金屬催化劑體系成為研究熱點。這些體系包括以氮化鑰和碳化鎢[2]、氮化鈮和氮化鎢M以及氮化鐵[4'5]等為活性組分制備的催化劑，它們能很好的催化肼的分解，但是很少有關(guān)于復合金屬氧化物催化劑用于肼降解的專利報道。
[0004]肼分解反應(yīng)會產(chǎn)生中間產(chǎn)物氨，氮氣和氫氣，帶來氨氮產(chǎn)物二次污染。當水體中的氨氮含量過多時便會導致水體富營養(yǎng)化，造成水質(zhì)下降，破壞了生態(tài)平衡，污染環(huán)境。因此發(fā)展針對肼與氨氮聯(lián)合降解的催化劑與廢水處理工藝，具有重要實際意義。
[0005]常用的處理氨氮廢水的方法主要有:A/0法，即通過硝化和反硝化的過程來降解氨氮，但此法基建投資大，運行成本高，對進水水質(zhì)要求嚴格；折點法，雖然反應(yīng)條件溫和，但是次氯酸鈉用量大，處理成本高；物理法，傳統(tǒng)的物理方法有吹脫法、離子交換法、膜過濾法以及高溫蒸發(fā)法等，這些方法存在著處理效率低、處理量小或者成本高等問題[6]。本實用新型采用生物模板輔助浸潰煅燒技術(shù)，制備分級結(jié)構(gòu)復合金屬氧化物催化劑，應(yīng)用于肼與氨氮的廢水降解工藝，提高催化活性、穩(wěn)定性，降低成本。
[0006]本實用新型的目的是提供一種基于生物纖維模板、肼與氨氮同時降解的催化劑制備方法及其應(yīng)用工藝和裝置，通過調(diào)整材料基本組成成分的種類、界面曲率以及形貌導向，組建分級結(jié)構(gòu)納米材料，制備高效、穩(wěn)定、低成本催化劑。
[0007]近年來，分級結(jié)構(gòu)納米材料由于具有多層次、多維度、多組分的耦合和協(xié)同效應(yīng)，引起了廣泛關(guān)注。分級結(jié)構(gòu)納米材料具有較高的比表面積和高吸附能力，為催化降解污染物提供更多的吸附和活性反應(yīng)位點。分級多孔材料的孔道結(jié)構(gòu)在內(nèi)部是相互連通的，使得其有利于反應(yīng)物分子擴散，同時還能保持大比表面積和孔道尺寸，在污染水處理領(lǐng)域表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。
[0008]生物模板制備分級結(jié)構(gòu)納米材料，方法簡便，維度和形貌可控，可操作性強。
[0009]具體以納米氧化鋅、鋁、鋯、鈦為載體材料，采用生物模板法，利用葉莖纖維、菌絲體纖維、膠原等生物纖維作為模板，通過對生物模板實體微米孔和納米細胞孔虛體結(jié)構(gòu)的雙重有效復制，構(gòu)建了微納米結(jié)構(gòu)匹配的分級結(jié)構(gòu)納米催化材料。在此基礎(chǔ)負載金屬氧化物活性組分。產(chǎn)品工藝路線簡便、維度形貌可控、操作性強，非貴金屬催化劑成本低，有很強的市場競爭力。分級結(jié)構(gòu)的納米催化材料不僅有利于分子的擴散，還能保持大比表面積和一定的孔道尺寸，因此在水中污染物的吸附分離、催化新材料、太陽能轉(zhuǎn)化利用、電化學催化等方面性能優(yōu)異、應(yīng)用前景廣闊。
[0010]復合金屬氧化物催化劑，采用具有分級結(jié)構(gòu)的介孔-大孔納米材料作為載體，在常溫下聯(lián)合次氯酸鈉，高效地將肼、水合肼和氨氮降解為無機小分子物質(zhì)。非貴金屬成本低，常溫氧化活性高。此催化劑能用于同時降解肼和氨氮，反應(yīng)條件溫和，降低了次氯酸鈉的用量，處理周期短，效率高，成本低。
[0011]1.Birbara P Jj Locks W.Catalyst for hydrazine decomposition, US4348303，1982.[0012]2.Rodrigues J A Jj Cruz G M，Bugli G，Boudart M，Djega-Mariadassou G.Nitride and carbide of molybdenum and tungsten as substitutes of iridium forthe catalysts used for space communication, Catalysis Letters, 1997， 45:1-3.[0013]3.Brayner R，Djega-Mariadassou G，Cruz G M，Rodrigues J A Jj Hydrazinedecomposition over niobium oxynitride with macropores generation, CatalysisToday, 2000，57:225-229.[0014]4.鄭明遠.程序升溫反應(yīng)法制備氮化鐵及催化肼分解研究，中國科學院大連化學物理研究所博士論文，大連，2005.[0015]5.Zheng Mj Chen X，Cheng Rj Li N，Sun Jj Wang X，T.Zhang T.Catalyticdecomposition of hydrazine on iron nitride catalysts, Catalysis Communications,2006，7:187-191.[0016]6.何巖，趙由才，周恭明.高濃度氨氮廢水脫氮技術(shù)研究進展，工業(yè)水處理，2008，1(1): 1-4。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0017]針對上述存在的問題，本實用新型提供一種分級結(jié)構(gòu)納米催化劑的制備方法以及該催化劑在肼和氨氮廢水降解反應(yīng)中的應(yīng)用的工藝方法和裝置。
[0018]為了達到上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下:一種用于肼與氨氮廢水降解反應(yīng)的催化劑的制備方法，包括以下工藝步驟:第一步生物纖維模板的預處理:以葉莖纖維、菌絲體纖維、膠原等生物纖維為模板，通過對生物模板進行化學預處理；第二步分級結(jié)構(gòu)載體的制備:將氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體溶液與生物模板纖維混合，加入水合肼與六次甲基四氨進行水解反應(yīng)，使氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體在生物模板上發(fā)生定向沉淀，鍛燒去除模板后獲得具有仿生形貌的微納米分級結(jié)構(gòu)載體材料；第三步活性組分負載:將上述制備的載體經(jīng)過浸潰煅燒，在載體上復合氧化銅、氧化錳、氧化鐵等一種或幾種活性組分，制備分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化劑。
[0019]本實用新型所述的用于肼與氨氮廢水降解反應(yīng)的催化劑的制備方法為:
[0020]I)將收集的葉莖纖維、菌絲體纖維、膠原，浸潰于乙醇水溶液中，超聲5?30min，充分洗滌，再酸處理l(T24h，充分洗滌；[0021]2)取適量氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體溶于檸檬酸乙醇水中，稱取經(jīng)預處理過的生物模板纖維加入上述溶液中，于3(T90°C下反應(yīng)6~24h，加入水合肼與六次甲基四氨，水解反應(yīng)2~4h后抽濾，洗滌烘干，鍛燒2~4h，除去模板，獲得具有仿生形貌的分級結(jié)構(gòu)載體材料；
[0022]3)將上述制備的載體浸入到一定濃度的硝酸銅、硝酸錳、硝酸鐵等一種或幾種混合溶液中，浸潰負載2~6h，8(Tl20° C干燥l(Tl5h，300~500° C溫度下煅燒3~6h，制備出分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化劑；
[0023]本實用新型所述的納米催化劑中的活性組分為氧化銅、氧化錳、或氧化鐵的一種或幾種，活性組分占載體質(zhì)量分數(shù)的0.5%~5%
[0024]本實用新型所述的一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝:
[0025]I)將上述分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化劑加入粘結(jié)劑和稀硝酸，混合均勻后使其成型并煅燒，然后取一定量制備好的催化劑放入反應(yīng)床中；
[0026]2)將經(jīng)過過濾器的氨氮廢水和肼廢水，通過泵加入到反應(yīng)器中，然后按照比例從加藥罐中加入一定量的次氯酸鈉溶液,并通過酸罐、堿罐和pH計調(diào)節(jié)反應(yīng)器中混合溶液pH ；
[0027]3)將反應(yīng)器中的反應(yīng)液通過泵按照一定流速打入裝有催化劑的反應(yīng)床中進行降解；
[0028]4)降解完成后的廢液經(jīng)消泡器消泡處理后，經(jīng)檢測器定時取樣分析水樣中剩余肼和氨氮的濃度，檢測合格后的廢水經(jīng)管道排出。
[0029]本實用新型所述的一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝，步驟2中催化劑聯(lián)合次氯酸鈉溶液降解含有肼及氨氮的廢水時的pH為7~10，反應(yīng)溫度為20° 0-40° C，其中次氯酸`鈉與氨氮的摩爾比為4~10:1，反應(yīng)時間為20mirT40min。
[0030]本實用新型所述的一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝的裝置包括:過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床、消泡器和檢測裝置，所述的反應(yīng)器上設(shè)有加藥罐、酸罐、堿罐和PH計結(jié)構(gòu)，所述的過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床和消泡器通過泵和連接管路依次連接，所述的檢測裝置連接在消泡器的尾端。
[0031]本實用新型的優(yōu)點在于:本實用新型所提供的分級結(jié)構(gòu)納米催化材料，聯(lián)合次氯酸鈉對肼和氨氮的降解活性高，反應(yīng)條件溫和，穩(wěn)定性好，多次使用后降解效果良好，有很好的工業(yè)應(yīng)用前景。
[0032]本實用新型的所述的催化劑的優(yōu)點如下:
[0033]I)本實用新型所提供的催化劑活性組分為非貴金屬元素，成本較低；
[0034]2)本實用新型所提供的催化劑采用生物模板制輔助浸潰煅燒技術(shù)，制備具有分級結(jié)構(gòu)的納米催化材料，方法簡便，維度和形貌可控，可操作性強；
[0035]3)本實用新型所提供的催化劑反應(yīng)活性高，在常溫下同時對肼及氨氮具有良好的降解效果。
[0036]本實用新型所述的一種通過納米催化劑對氨氮工業(yè)廢水進行降解的工藝的優(yōu)點如下:
[0037]I)本實用新型所降解的工藝減少了次氯酸鈉的用量，節(jié)約了成本；
[0038]2)本實用新型提供的方法是非均相催化濕式氧化法，反應(yīng)在中性條件下進行，對設(shè)備腐蝕小。催化劑穩(wěn)定性好，可重復使用?！緦＠綀D】
【附圖說明】
[0039]圖1為本實用新型裝置結(jié)構(gòu)簡圖；
[0040]其中，1過濾器，2加藥罐，3酸罐，4堿罐，5 pH計，6反應(yīng)床，7消泡器，8檢測裝置，9反應(yīng)器，10泵。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的描述。
[0042]實施例1:本實用新型所述用于肼與氨氮廢水降解反應(yīng)的催化劑的制備方法:將離心收集的面包酵母菌絲，浸潰于乙醇水溶液中，超聲20min，充分洗滌，再酸處理18h，充分洗滌。取適量氧化鋅、鋁、鋯、鈦前驅(qū)體溶于檸檬酸乙醇水中，將預處理過的生物纖維模板加入上述溶液中，于55° C下反應(yīng)24h，加入水合肼與六次甲基四氨，水解反應(yīng)4h后抽濾，洗滌烘干，550° C鍛燒3h，除去模板，獲得具有仿生形貌的分級結(jié)構(gòu)載體材料。將上述制備的載體浸入到硝酸銅、硝酸錳、硝酸鐵等一種或幾種混合溶液中，浸潰負載6h，115°C干燥12h，500° C溫度下煅燒3h，制備出分級結(jié)構(gòu)納米復合氧化物催化材料。
[0043]本實用新型所述的催化劑用于肼與氨氮廢水聯(lián)合降解的工藝:在使用此催化劑，聯(lián)合次氯酸鈉溶液，降解含有肼及氨氮的廢水時，控制體系pH=8，反應(yīng)溫度25° C，次氯酸鈉與氨氮的摩爾比為6:1，反應(yīng)時間25min。肼和氨氮的分析方法分別為對二甲氨基苯甲醛分光光度法和納氏試劑分光光度法。
[0044]實施例2:將負載不同活性組分的催化劑對肼和氨氮廢水的降解率比較:
[0045]在反應(yīng)床中分別加入9g生物模板制備的分級結(jié)構(gòu)TiO2載體，負載0.5%不同活性組分的催化劑，降解250mL含500mg/L的NH4+和500mg/L肼(N2H4)廢水，結(jié)果如下(處理后廢水中肼和氨氮的檢測分別采用對二甲氨基苯甲醛分光光度法和納氏試劑分光光度法):
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種通過催化劑對肼與氨氮工業(yè)廢水進行降解工藝的裝置，其特征在于，所述的裝置包括:過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床、消泡器和檢測裝置，所述的反應(yīng)器上設(shè)有加藥罐、酸罐、堿罐和PH計結(jié)構(gòu)，所述的過濾器、反應(yīng)器、反應(yīng)床和消泡器通過泵和連接管路依次連接，所述的檢測裝置連接在消泡器的尾端。
【文檔編號】C02F9/04GK203419797SQ201320462046
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月31日
【發(fā)明者】吳敏, 寧永淼, 倪恨美, 鄭穎平, 齊齊, 孫岳明 申請人:南京威安新材料科技有限公司
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