一种复合废水处理药剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种复合废水处理药剂及其制备方法，属于再生水处理技术领域。本发明专利技术制备的水处理药剂通过碳纳米管对活性炭体系的修饰，增加了药剂的比表面积，强化了孔隙结构，加强了吸附和静电等作用，实现对污染物的快速富集；通过多金属氧酸盐（POM）所结合的Co、Fe离子对负载的过硫酸盐起到催化作用，结合过氧化氢的使用，进一步促进硫酸根自由基和羟基自由基的产生，形成活化过硫酸盐的高级氧化作用，实现对富集的污染物进行高效氧化降解。本发明专利技术制备的水处理药剂具有氧化和吸附功能，能够有效的除磷，脱色，去COD。

A compound wastewater treatment agent and its preparation method

The invention discloses a compound wastewater treatment agent and a preparation method thereof, belonging to the technical field of regenerated water treatment. The water treatment reagent prepared by the invention increases the specific surface area of the reagent, strengthens the pore structure, strengthens the adsorption and electrostatic effects of the reagent through the modification of the activated carbon system by carbon nanotubes, realizes the rapid enrichment of pollutants, and catalyzes the supported persulfate by the CO and Fe ions combined with polyoxometalate (POM), and combines the use of hydrogen peroxide. Step by step, the production of sulfate radical and hydroxyl radical can be promoted, and the advanced oxidation of activated persulfate can be formed, so as to realize the efficient oxidation and degradation of the enriched pollutants. The water treatment agent prepared by the invention has the functions of oxidation and adsorption, and can effectively remove phosphorus, decolorization and COD.

【技术实现步骤摘要】
一种复合废水处理药剂及其制备方法
本专利技术涉及一种多金属氧酸盐POM和碳纳米管修饰活性炭粉的复合废水处理药剂及其制备方法，属于再生水处理

技术介绍
随着我国人民生活水平的不断提高，工业规模和工业类型的不断扩大化，生产生活所产生的废水体量和种类不断增加。尤其是石油、化工、印染、纺织、皮革等行业的扩大带来了废水排放量的增加，并且废水成分多样，物理化学性质复杂。不少工业废水同时具有着高COD、高色度、重金属含量高、可生化性差等的特点，使得很多的生物法无法成功的应用于这类工业废水的处理。对于这类废水而言，很多采用化学氧化预处理提高可生化性，或对于尾水进行深度处理来达到排放的要求。目前不管是预处理还是尾水的深度处理，使用较多的就是Fenton氧化，臭氧氧化等技术。然而这些技术有的过程复杂，条件苛刻，如Fenton的使用需要添加两种药剂，同时对于pH具有严格的要求；有的设备昂贵，如臭氧发生器等。而一些使用简单，效果显著的水处理药剂的研发受到广泛的关注。水处理药剂的使用成为物化处理的重要一环。
技术实现思路
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种POM和碳纳米管修饰活性炭粉的复合废水处理药剂及其制备方法。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤(1)：称取二水合钨酸钠和磷酸氢二钠溶解于水中，在60～80℃下搅拌蒸发直至开始出现结晶膜，得到溶液A；步骤(2)：边搅拌边向溶液A中加入一定体积的盐酸，并依次加入次氯酸钠、硝酸钴、过硫酸钾，在60～80℃的水浴上搅拌反应，得到溶液B；步骤(3)：向溶液B中加入功能化碳纳米管、双分散稳定剂、无机盐类净水剂，在惰性气体的保护下，在温度为100～200℃及连续搅拌的条件下进行反应，得到溶液C；步骤(4)：将活性炭粉末加入到去离子水中并混合，加入二氧化钛，通过超声分散在混合液中，在温度为60～80℃的条件下搅拌进行水热反应1～3h，得到溶液D；步骤(5)：将溶液C与溶液D进行混合，在温度为60-80℃的条件下搅拌反应2-4h，即得复合废水处理药剂。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，钨酸钠、磷酸氢二钠和水的质量比为2:1:(10～20)。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，搅拌速度为100～300r/min，搅拌时间为1～2h。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加入的盐酸的浓度指标为质量分数24％，密度1.12g/cm3，加入盐酸的体积与步骤(1)中加入水的体积一致。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中，加入的次氯酸钠、硝酸钴、过硫酸钾的质量比为2:2:1，总质量为溶液B的10％～20％。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，所述功能化碳纳米管为羧基化碳纳米管、羟基化碳纳米管中的一种或两种，功能化碳纳米管的加入量为溶液C的10％～20％；所述双分散稳定剂为油酸；所述无机盐类净水剂为聚合铁盐、聚合铝盐中的一种或两种；所述功能化碳纳米管、双分散稳定剂、无机盐类净水剂的质量比为10:1:(25～35)。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中，搅拌速度为150～250r/min，搅拌时间为1～2h。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述活性炭粉末和去离子水的质量比为2:(20～40)；所述二氧化钛与活性炭粉末的质量比为1:(6～10)。进一步的，所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，超声处理条件为：100～300W超声处理10～20min，所述搅拌速度为150～250r/min。进一步的，所述步骤(5)中，搅拌速度为150～250r/min。溶液C和溶液D的混合质量比为(4～9)：1。另一方面，本专利技术还提供一种复合废水处理药剂，由上述述的复合废水处理药剂的制备方法的制备而成。活性炭是水处理中最常用的吸附物质之一，其广泛应用于城市污水处理、饮用水及工业废水处理，具有价格便宜、吸附效果好且稳定等优点，但是其吸附能力有限，使用具有局限性等缺点。通过对活性炭的改性，使体系具有强氧化性的成分，对于废水中的污染物，首先通过吸附性能将其吸附到表面，并与一些强氧化剂结合进行氧化去除，达到吸附-氧化-再吸附-再氧化的循环，实现污染物的去除。多金属氧酸盐(POM)是一类应用范围极其广阔的化合物，具有结构特征独特、对有机物选择性氧化的特点，POM在有机物氧化还原反应中的催化活性非常高，可循环使用、寿命长，还有一定的抗氧化能力，能够用于各种均相、多相催化体系。POM因其新颖、多元化、可调、可修饰的结构而成为构建催化剂等新型功能材料的基础建筑单元。而将POM与碳纳米管(CNTs)结合后，能够增强其吸附性能、扩大作用范围。利用POM和CNTs的特殊结构和性能将活性炭体系进行改性，再将一些强氧化剂通过POM和CNTs的作用结合在活性炭表面和附近，可以实现吸附和氧化的有机结合，达到污染物快速去除的效果。值得注意的是，由于POM具有和多种金属结合的能力，并且结合后的金属的稳定性得到加强，催化能力并不削弱，因此可以利用POM的这种特性将具有催化作用的金属结合到材料上，与药剂本身所负载的氧化剂形成高级氧化作用。药剂上负载过硫酸盐等氧化剂，这种氧化剂能在一定金属催化的作用下产生硫酸根自由基的高级氧化技术。·SO4-的产生源主要包括两种，过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)，它们都是过氧化氢的衍生物。·SO4-的产生方法主要是两种过硫酸盐的分解，利用过渡金属活化是行之有效的方法，而其中钴系催化剂活化过硫酸盐产生·SO4-被认为是最高效的方法。钴系催化剂活化过硫酸盐体系主要均相和非均相两类，在非均相体系中，催化剂的类型主要有钴氧化物催化剂、负载型钴系催化剂和钴铁氧体催化剂。Co/活性炭负载型催化剂属于负载型钴系催化剂中的一种，这也是因为活性炭是一种不错的催化剂载体。但是钴系催化剂活化过硫酸盐的高级氧化技术在高效降解有机污染物的同时，也产生了大量的中间产物，而这些中间产物的毒性未知，它们的排放可能造成比目标有机污染物更严重的污染。为了实现更好的催化效果，将活性炭和POM引入能够有效的实现催化和稳定作用，同时也可以在更宽的pH条件下对过硫酸盐起到催化作用，产生硫酸根自由基，实现活化过硫酸盐的高级氧化作用。利用POM结合钴，增加了其稳定性，同时将它们嫁接在活性炭上，进一步促进了钴的催化稳定性和效能。铁离子除了能催化过氧化氢产生Fenton作用之外，也可以催化进行过硫酸盐的活性，将POM结合部分的铁，能够起到对于钴催化作用的辅助和补充。研究还发现，过氧化氢所产生的羟基自由基可以进一步诱导过硫酸盐产生·SO4-，因此将过氧化氢作为辅助加入到体系中，铁离子催化过氧化氢的分解，同时产生的羟基自由基会进一步促进过硫酸盐的活化。因此药剂的氧化能力和效果进一步增强，对于一些难降解难氧化的污染物实现更好的去除效果。有益效果：本专利技术提供的POM和碳纳米管修饰活性炭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）：称取二水合钨酸钠和磷酸氢二钠溶解于水中，在60~80℃下搅拌蒸发直至开始出现结晶膜，得到溶液A；步骤（2）：边搅拌边向溶液A中加入一定体积的盐酸，并依次加入次氯酸钠、硝酸钴、过硫酸钾，在60~80℃的水浴上搅拌反应，得到溶液B；步骤（3）：向溶液B中加入功能化碳纳米管、双分散稳定剂、无机盐类净水剂，在惰性气体的保护下，在温度为100~200℃及连续搅拌的条件下进行反应，得到溶液C；步骤（4）：将活性炭粉末加入到去离子水中并混合，加入二氧化钛，通过超声分散在混合液中，在温度为60~80℃的条件下搅拌进行水热反应1~3 h，得到溶液D；步骤（5）：将溶液C与溶液D进行混合，在温度为60‑80℃的条件下搅拌反应2‑4 h，即得复合废水处理药剂。

【技术特征摘要】
1.一种复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤（1）：称取二水合钨酸钠和磷酸氢二钠溶解于水中，在60~80℃下搅拌蒸发直至开始出现结晶膜，得到溶液A；步骤（2）：边搅拌边向溶液A中加入一定体积的盐酸，并依次加入次氯酸钠、硝酸钴、过硫酸钾，在60~80℃的水浴上搅拌反应，得到溶液B；步骤（3）：向溶液B中加入功能化碳纳米管、双分散稳定剂、无机盐类净水剂，在惰性气体的保护下，在温度为100~200℃及连续搅拌的条件下进行反应，得到溶液C；步骤（4）：将活性炭粉末加入到去离子水中并混合，加入二氧化钛，通过超声分散在混合液中，在温度为60~80℃的条件下搅拌进行水热反应1~3h，得到溶液D；步骤（5）：将溶液C与溶液D进行混合，在温度为60-80℃的条件下搅拌反应2-4h，即得复合废水处理药剂。2.根据权利要求1所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，钨酸钠、磷酸氢二钠和水的质量比为2:1:（10~20）。3.根据权利要求1所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，搅拌速度为100~300r/min，搅拌时间为1~2h。4.根据权利要求1所述的复合废水处理药剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，加入的盐酸的浓度指标为质量分数24%，密度1.12g/cm3，加入盐酸的体积与步骤（1）中加入水的体积一致。5.根据权利要求1所述的复合废水...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫懂懂，陈朋利，杜凌峰，吴伟，刘波，吴海锁，
申请(专利权)人：江苏环保产业技术研究院股份公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32