專利名稱：一種鐵炭微電解和TiO₂/γ-Al₂O₃催化劑處理甲萘酚廢水的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護領域，是涉及一種鐵炭微電解和TiO2/ y -Al2O3催化劑的制備方法，以及處理甲萘酚廢水的應用。
背景技術：
化工行業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要的地位，給人們帶來了經(jīng)濟效益，同時改善了人們的生活，但是化工行業(yè)所排放的廢水量大、有機污染物含量較高、色度較深、可生化性較差，屬于難處理的工業(yè)廢水之一，造成了嚴重的環(huán)境污染。目前，化工廢水常用的處理方法主要有物化法、高級氧化法、生化法和組合工藝處理技術等。鐵炭微電解技術是利用Fe/C原電池反應原理處理廢水的一種工藝，又稱為鐵還原，是被廣泛研究與應用的一項廢水處理技術。在處理廢水的過程，鐵炭微電解的主要特點有可以發(fā)生原電池反應、氧化還原反應、電化學附集、物理吸附、鐵離子的沉淀作用和鐵離子的絮凝吸附，從而可以有效的去除污染物。半導體TiO2因其光穩(wěn)定性好，化學性質穩(wěn)定，無毒，成本低，而且具有高效性和無二次污染性的優(yōu)點而被廣泛用于光催化法處理化工廢水。在處理高濃度化工廢水實踐中，單個處理工藝很難達到處理的效果，而且還會造成資源的浪費，有時還會帶來二次污染。公開號為CN 101791578A、名稱為“有序雙孔Al2O3-TiO2及其制備方法和應用”的專利文獻公開了一種有序雙孔Al2O3-TiO2的制備方法及其應用，其缺陷是只對有序雙孔Al2O3-TiO2的制備方法和表面結構進行了分析，本制備方法較繁瑣，且未給出在廢水處理中的應用。公開號為CN1884123、名稱為“一種治理甲萘酚生產(chǎn)廢水并回收甲萘酚和甲萘胺的方法”的專利文獻公開了一種利用裝有大孔樹脂的吸附塔處理甲萘酚廢水并回收甲萘酚和甲萘胺的方法，其缺陷是吸附樹脂再生后，處理甲萘酚廢水的效果變差，重復使用的次數(shù)較少，且費用較高
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是克服上述現(xiàn)有技術的不足，提出一種更有效的處理甲萘酚廢水的方法。本發(fā)明一種鐵炭微電解和TiO2/ y -Al2O3催化劑聯(lián)合處理甲萘酚廢水的方法，是將甲萘酚廢水加入到鐵炭微電解的裝置中，反應IOOmin后，再進入光催化劑反應體系中，反應 60min，催化劑是 TiO2/ y _A1203。本發(fā)明的鐵炭微電解的組成是機械加工廠的鐵屑和活性炭。在構成原電池之前要將這兩個成分進行預處理。本發(fā)明中所述鐵炭微電解是采用機械加工廠廢棄的鐵屑和吸附飽和的活性炭，鐵屑和活性炭的質量比為1:4 1:1，鐵屑投加量為20 45g。鐵炭微電解中，溶液pH為I 11，曝氣量為10 50L/min，室溫條件下反應lOOmin。所述鐵屑和活性炭最好經(jīng)過下述預處理鐵屑在5%的NaOH溶液中浸泡40min去除表面的油污，用清水沖洗干凈后，再將鐵屑用3%的稀鹽酸浸泡30min以去除表面氧化物，再用清水沖洗至中性待用；活性炭炭粒在使用前用原水浸泡72h，使其吸附達到飽和，然后烘干待用。本發(fā)明的另一目的是提出上述用于處理甲萘酚廢水的TiO2/ y -Al2O3催化劑的制備方法。本發(fā)明的TiO2/ y -Al2O3催化劑是以Y -Al2O3作為載體，TiO2負載在載體上獲得光催化劑。具體是在TiO2淡黃色溶膠中，加入Y-Al2O3浸潰30min后烘干，然后在馬弗爐中于400°C 600°C煅燒2h，從而得到催化劑。更詳細的操作是(1)鈦酸乙酯或鈦酸正丁酯、無水乙醇、蒸餾水按照體積比6:24:1反應,在攪拌下向鈦酸乙酯或鈦酸丁酯滴入無水乙醇,然后加入0. 5mL ImL的濃鹽酸作為抑制劑，隨后逐滴加水并保持不斷攪拌狀態(tài)，最終形成均勻透明的淡黃色溶膠；(2)負載前用蒸餾水多次清洗均勻且平均粒徑約為4mm的Y-Al2O3多孔小球，然后進行烘干處理，取2g 6g經(jīng)過處理后的載體浸潰在所制備的淡黃色溶膠中，浸潰30min后烘干，然后在馬弗爐中于400°C 600°C煅燒2h，從而得到所制備的催化劑。本發(fā)明一個具體的用于處理甲萘酚廢水的步驟如下(I)鐵炭微電解組分的制備將取自機械加工廠的鐵屑在5%的NaOH溶液中浸泡40min去除表面的油污，用清水沖洗干凈后，再將鐵屑用3%的稀鹽酸浸泡30min以去除表面氧化物，再用清水沖洗至中性待用。炭粒在實驗前用原水浸泡72h，使其吸附達到飽和，然后烘干待用。

(2) TiO2/ y -Al2O3催化劑的制備鈦酸乙酯或鈦酸正丁酯、無水乙醇、蒸餾水按一定的體積比反應，在攪拌下向鈦酸乙酯或鈦酸丁酯滴入無水乙醇，然后加入一定體積的鹽酸作為抑制劑，隨后逐滴加水并保持不斷攪拌狀態(tài)，最終形成均勻透明的淡黃色溶膠。負載前用蒸餾水多次清洗均勻且平均粒徑約為4mm的Y -Al2O3多孔小球，然后進行烘干處理，取一定量經(jīng)過處理后的載體浸潰在所制備的淡黃色溶膠中，浸潰30min后烘干，然后在馬弗爐中于400°C 600°C煅燒2h，從而得到所制備的催化劑。(3)將一定量的甲萘酚廢水加入到鐵炭微電解的裝置中，反應IOOmin后，再進入光催化劑反應體系中，反應60min。本發(fā)明所采用的鐵屑是機械加工廠所產(chǎn)生的廢鐵屑，達到了 “以廢治廢”的目的。本發(fā)明所采用的惰性電極-吸附達到飽和的活性炭，價格低廉，預處理工藝簡單。本發(fā)明所采用的Y-Al2O3載體具有獨特的骨架結構，可以與活性組分有很強的親和力，該載體微孔分布均勻，堆積密度小，機械性能好，具有良好的穩(wěn)定性。


圖1是TiO2/ Y -Al2O3催化劑的X射線衍射照片。圖2是TiO2/ y -Al2O3催化劑的掃描電鏡照片。
具體實施例方式本發(fā)明用于處理甲萘酚廢水的鐵炭微電解組成是機械加工廠的鐵屑和活性炭。制備上述的鐵炭原電池時，首先將鐵屑在5%的NaOH溶液中浸泡40min去除表面的油污，用清水沖洗干凈后，再將鐵屑用3%的稀鹽酸浸泡30min以去除表面氧化物，再用清水沖洗至中性待用。炭粒在實驗前用原水浸泡72h，使其吸附達到飽和，然后烘干待用。本發(fā)明用于處理甲萘酚廢水的TiO2/Y-Al2O3催化劑的制備過程是鈦酸乙酯或鈦酸正丁酯、無水乙醇、蒸餾水按6:24:1的體積比反應，在攪拌下向鈦酸乙酯或鈦酸丁酯滴入無水乙醇，然后加入一定體積的濃鹽酸作為抑制劑，隨后逐滴加水并保持不斷攪拌狀態(tài)，最終形成均勻透明的淡黃色溶膠。負載前用蒸餾水多次清洗均勻且平均粒徑約為4mm的Y-Al2O3多孔小球，然后進行烘干處理，取一定量經(jīng)過處理后的載體浸潰在所制備的淡黃色溶膠中，浸潰30min后烘干，然后在馬弗爐中于400°C 600°C煅燒2h，得到實驗所需的催化劑。本發(fā)明所用的鐵屑取自機械加工廠，達到了“以廢治廢”的目的。節(jié)約了資源，降低了成本。本發(fā)明所采用的Y-Al2O3載體因其獨特的骨架結構，可以與活性組分有很強的親和力，而且微孔分布均勻，堆積密度小，機械性能好，具有良好的穩(wěn)定性。實施例1用于處理甲萘酚廢水各組分條件如下
權利要求
1.一種鐵炭微電解和TiO2/Y-Al2O3催化劑聯(lián)合處理甲萘酚廢水的方法，是將甲萘酚廢水加入到鐵炭微電解的裝置中，反應IOOmin后，再進入光催化劑反應體系中，反應60min,催化劑是 TiO2/ y -Al2O30
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述鐵炭微電解是采用機械加工廠廢棄的鐵屑和吸附飽和的活性炭，鐵屑和活性炭的質量比為1:4 1:1，鐵屑投加量為20 45g。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于所述鐵屑和活性炭經(jīng)過下述預處理鐵屑在5%的NaOH溶液中浸泡40min去除表面的油污，用清水沖洗干凈后，再將鐵屑用3%的稀鹽酸浸泡30min以去除表面氧化物，再用清水沖洗至中性待用；活性炭炭粒在使用前用原水浸泡72h，使其吸附達到飽和,然后烘干待用。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述TiO2/Y -Al2O3催化劑是通過下述制得=TiO2淡黃色溶膠中，加入￥^1203浸潰301^11后烘干，然后在馬弗爐中于4001 6001煅燒2h，從而得到催化劑。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于所述TiO2/Y -Al2O3催化劑的具體制備步驟如下 (1)鈦酸乙酯或鈦酸正丁酯、無水乙醇、蒸餾水按照體積比6:24:1反應，在攪拌下向鈦酸乙酯或鈦酸丁酯滴入無水乙醇，然后加入O. 5mL ImL的濃鹽酸作為抑制劑，隨后逐滴加水并保持不斷攪拌狀態(tài)，最終形成均勻透明的淡黃色溶膠； (2)負載前用蒸餾水多次清洗均勻且平均粒徑約為4mm的Y-Al2O3多孔小球，然后進行烘干處理，取2g 6g經(jīng)過處理后的載體浸潰在所制備的淡黃色溶膠中，浸潰30min后烘干，然后在馬弗爐中于400°C 600°C煅燒2h，從而得到所制備的催化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開一種鐵炭微電解+TiO2/γ-Al2O3催化劑處理甲萘酚廢水的方法。該方法是將甲萘酚廢水加入到鐵炭微電解的裝置中，反應100min后，再進入光催化劑反應體系中，反應60min，催化劑是TiO2/γ-Al2O3。鐵炭質量比為14～11，鐵屑投加量為20～45g，溶液pH為1～11，曝氣量為10～50L/min，室溫條件下反應100min。經(jīng)過處理后，廢水的CODCr由8000～5800mg/L降低到4588～2000mg/L。在10W的紫外燈照射下，室溫連續(xù)催化反應60min，最終CODCr的去除率達到了85.5%～90.3%。
文檔編號C02F101/34GK103030243SQ201210547968
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權日2012年12月17日
發(fā)明者王利平, 李祥梅, 馬燕東, 馮勝 申請人:常州大學