一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境污染控制新技術(shù)的開發(fā)，尤其涉及一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)迅速發(fā)展，廢水的種類和數(shù)量迅猛增加，對水體的污染也日趨廣泛和嚴(yán)重，威脅人類的健康和安全。由于工業(yè)有機(jī)廢水的成分更復(fù)雜，有些還有毒性，工業(yè)有機(jī)廢水處理比城市污水處理更困難也更重要。
[0003]工業(yè)產(chǎn)生的高濃度有機(jī)廢水中，酸、堿類眾多，往往具有強(qiáng)酸或強(qiáng)堿性。主要有以下危害:一是需氧性危害:由于生物降解作用，高濃度有機(jī)廢水會使受納水體缺氧甚至厭氧，多數(shù)水生物將死亡，從而產(chǎn)生惡臭，惡化水質(zhì)和環(huán)境。二是感觀性污染:高濃度有機(jī)廢水不但使水體失去使用價值，更嚴(yán)重影響水體附近人民的正常生活。三是致毒性危害:超高濃度有機(jī)廢水中含有大量有毒有機(jī)物，會在水體、土壤等自然環(huán)境中不斷累積、儲存，最后進(jìn)入人體，危害人體健康。
[0004]目前采用的處理方法主要有:(I)氧化-吸附法:高濃度廢水稀釋后用煤粉進(jìn)行初步混凝、吸附處理，然后用Fenton試劑催化氧化和酸性凝聚，再用煤粉混凝、吸附。(2)焚燒法:焚燒法適用于處理高濃度有機(jī)廢水。預(yù)處理后的廢水經(jīng)加壓、過濾、計量后送至爐拱上方，由高壓空氣霧化專用噴嘴噴入爐膛蒸發(fā)焚燒。該法在保證鍋爐安全運(yùn)行的條件下，能對高濃度有機(jī)廢水徹底處理，其優(yōu)點(diǎn)是初投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。該法在實際推廣應(yīng)用中存在的缺點(diǎn)是:①廢水水量受相配鍋爐的限制;②對廢水成分應(yīng)詳細(xì)分析，確保不影響鍋爐本體燃燒;③該法在理論上有待進(jìn)一步深入研究。(3)吸附法:吸附法是用具有很強(qiáng)吸附能力的固體吸附劑，使廢水中的一種或數(shù)種組分富集于固體表面的方法。常用的吸附劑有活性炭和樹脂，活性炭再生和洗脫困難;樹脂吸附具有實用范圍廣，不受廢水中無機(jī)鹽的影響，吸附效果好，洗脫和再生容易，性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而在超高濃度有機(jī)廢水處理中，最常用的吸附劑為樹脂吸附劑。樹脂吸附法可用于處理含酚、苯胺、有機(jī)酸、硝基物、農(nóng)藥、染料中間體等廢水，是一種處理有機(jī)廢水的有效方法。(4)SBR處理:SBR污水處理工藝是現(xiàn)代活性污泥法的一種類型，它是在一個設(shè)有曝氣及攪拌裝置的反應(yīng)器內(nèi)，按照預(yù)定的程序，進(jìn)行充水、生化反應(yīng)、沉淀、排水、閑置等過程的操作。這種方法是利用微生物降解有機(jī)物，但大部分高濃度的工業(yè)有機(jī)廢水可生化性很差，所以該方法在高濃度工業(yè)有機(jī)廢水處理方面應(yīng)用前景有限。
[0005]CN 104609597 A公開了一種超快速去除水中有機(jī)污染物的方法，該方法，步驟如下:一、向待處理的水中加入還原劑;二、將待處理的水pH調(diào)節(jié)到3-7的范圍內(nèi)；三、向待處理的水中加入氧化劑。該方法利用亞硫酸氫根與高錳酸鉀或二氧化錳反應(yīng)，通過迅速產(chǎn)生高活性的氧化劑Mn(III)(非絡(luò)合態(tài))，實現(xiàn)對水中有機(jī)污染物的超快速去除，可以把高錳酸鉀和二氧化錳氧化去除污染物的速率提高一千至一百萬倍。但該方法屬于均相反應(yīng)，處理后的廢水含有大量錳和硫酸根難以去除，且不利用重復(fù)使用。另外，該反應(yīng)需要在酸性條件下進(jìn)行，對廢水的pH值有一定的要求，導(dǎo)致不符合要求的廢水需要調(diào)節(jié)pH才可以進(jìn)一步反應(yīng)，反應(yīng)完成之后還要再調(diào)節(jié)PH值至中性，費(fèi)時費(fèi)力。
[0006]水滑石類化合物(LDHs)是由層間陰離子及帶正電荷層板堆積而成的化合物。水滑石化學(xué)結(jié)構(gòu)通式為:[M2YxM3+x(OH)2]x+[(An—)x/n.mH20]，其中M2+和M3+分別為位于主體層板上的二價和三價金屬陽離子，如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二價陽離子和Al3+、Cr3+、C03+、Fe3+等三價陽離子均可以形成水滑石;An—為層間陰離子，可以包括無機(jī)陰離子，有機(jī)陰離子，配合物陰離子、同多和雜多陰離子^為137(12++13+)的摩爾比值，大約是4:1到2:1 ;m為層間水分子的個數(shù)。其結(jié)構(gòu)類似于水鎂石Mg(OH)2,由八面體共用棱邊而形成主體層板。位于層板上的二價金屬陽離子M2+可以在一定的比例范圍內(nèi)被離子半價相近的三價金屬陽離子M3+同晶取代，使得層板帶正電荷，層間存在可以交換的陰離子與層板上的正電荷平衡，使得LDHs的整體結(jié)構(gòu)呈電中性。層間的陰離子可被交換，經(jīng)過一系列改性，水滑石材料可以得到許多種性能各異的物質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)中分離困難、條件苛刻的不足，提供一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑的制備方法。
[0008]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是依次包括如下步驟:
[0009]I)將MnCl2和FeCl3分別溶解到水中，配置為濃度為I?2mol/L的溶液，將兩種溶液混合，保持Mn和Fe的摩爾比為2?4，在恒溫70?80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值為12?13，反應(yīng)2?3h，老化12?24h，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2?3遍；
[0010]2)將得到的固體在450?500°C下焙燒3?4h，形成雙金屬復(fù)合氧化物，將得到的雙金屬復(fù)合氧化物加入到濃度為I?4mol/L的亞硫酸氫鈉溶液中，固液比為I: 10?1:50，攪拌4?5h，沉淀分離，獲得的固體再用去離子水洗滌2?3遍之后，在95?105°C的溫度下烘干，即得到一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑。
[0011]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0012]利用LDHs的記憶特性，將亞硫酸氫鈉制備到鐵錳水滑石層間，層間陰離子為亞硫酸氫根的鐵錳層狀雙羥基氫氧化物。在處理水中有機(jī)污染物的過程中，亞硫酸氫鈉的解離不受亞硫酸的PKa1控制，污染物可以被吸附到水滑石層間。所以，整個反應(yīng)是在水滑石層間這樣一個限域區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)受水體本身的PH值影響較小。
【具體實施方式】
[0013]以下進(jìn)一步提供本發(fā)明的3個實施例:
[0014]實施例1
[0015]將MnCl2和FeCl3分別溶解到水中，配置為濃度為2mol/L的溶液，將兩種溶液混合，保持Mn和Fe的摩爾比為4，在恒溫80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值為13，反應(yīng)3h，老化24h，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗3遍;將得到的固體在500°C下焙燒4h，形成雙金屬復(fù)合氧化物，將得到的雙金屬復(fù)合氧化物加入到濃度為4mol/L的亞硫酸氫鈉溶液中，固液比為1:50，攪拌5h，沉淀分離，獲得的固體再用去離子水洗滌3遍之后，在105°C的溫度下烘干，即得到一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑。
[0016]取Ig烘干的適用于有機(jī)廢水的水處理劑，加入到1.5L待處理的亞甲基藍(lán)廢水中，攪拌20min，有機(jī)物被分解，沉淀分離，去除率96.7%，上清液可以排放。
[0017]實施例2
[0018]將MnCl2和FeCl3分別溶解到水中，配置為濃度為lmol/L的溶液，將兩種溶液混合，保持Mn和Fe的摩爾比為2，在恒溫70°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值為12，反應(yīng)2h，老化12h，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗2遍;將得到的固體在450°C下焙燒3h，形成雙金屬復(fù)合氧化物，將得到的雙金屬復(fù)合氧化物加入到濃度為lmol/L的亞硫酸氫鈉溶液中，固液比為1:10，攪拌4h，沉淀分離，獲得的固體再用去離子水洗滌2遍之后，在95°C的溫度下烘干，即得到一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑。
[0019]取Ig烘干的適用于有機(jī)廢水的水處理劑，加入到1.5L待處理的苯酚廢水中，攪拌20min，有機(jī)物被分解，沉淀分離，去除率98.1 %，上清液可以排放。
[0020]實施例3
[0021 ] 將MnCl2和FeCl3分別溶解到水中，配置為濃度為2mol/L的溶液，將兩種溶液混合，保持Mn和Fe的摩爾比為3，在恒溫80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值為13，反應(yīng)3h，老化18h，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗3遍;將得到的固體在500°C下焙燒4h，形成雙金屬復(fù)合氧化物，將得到的雙金屬復(fù)合氧化物加入到濃度為4mol/L的亞硫酸氫鈉溶液中，固液比為1:50，攪拌5h，沉淀分離，獲得的固體再用去離子水洗滌3遍之后，在105°C的溫度下烘干，即得到一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑。
[0022]取Ig烘干的適用于有機(jī)廢水的水處理劑，加入到1.5L待處理的金橙II廢水中，攪拌20min，有機(jī)物被分解，沉淀分離，去除率98.7%，上清液可以排放。
【主權(quán)項】
1.一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑的制備方法，其特征是依次包括如下步驟: . 1)將MnCl2和FeCl3分別溶解到水中，配置為濃度為I?2mol/L的溶液，將兩種溶液混合，保持Mn和Fe的摩爾比為2?4，在恒溫70?80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值為12?.13，反應(yīng)2?3h，老化12?24h，在該過程中形成具有層狀結(jié)構(gòu)的沉淀，沉淀分離，去離子水洗.2?3遍； . 2)將得到的固體在450?500°C下焙燒3?4h，形成雙金屬復(fù)合氧化物，將得到的雙金屬復(fù)合氧化物加入到濃度為I?4mol/L的亞硫酸氫鈉溶液中，固液比為1:10?1:50，攪拌4?.5h，沉淀分離，獲得的固體再用去離子水洗滌2?3遍之后，在95?105°C的溫度下烘干，即得到一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑的制備方法。依次包括如下步驟：將MnCl2和FeCl3分別溶解到水中，配置為濃度為1～2mol/L的溶液，將兩種溶液混合，保持Mn和Fe的摩爾比為2～4，在恒溫70～80℃水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值為12～13，反應(yīng)2～3h，老化12～24h，沉淀分離，去離子水洗2～3遍；將得到的固體在450～500℃下焙燒3～4h，將得到的產(chǎn)品加入到濃度為1～4mol/L的亞硫酸氫鈉溶液中，固液比為1：10～1：50，攪拌4～5h，沉淀分離，獲得的固體再用去離子水洗滌2～3遍之后，在95～105℃的溫度下烘干，即得到一種適用于有機(jī)廢水的水處理劑。在處理水中有機(jī)污染物的過程中，反應(yīng)是在水滑石層間這樣一個限域區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)受水體本身的pH值影響較小。
【IPC分類】C02F1/58, C02F1/28
【公開號】CN105523622
【申請?zhí)枴緾N201510875399
【發(fā)明人】徐璐, 馬建鋒, 趙文昌
【申請人】常州大學(xué)
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月3日