一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法，包括：制备水解型锰铁试剂：取污泥，脱水干燥；调节污泥含水率，加入MnO

Preparation of hydrolyzed ferromanganese reagent from ferromanganese sludge

The invention discloses a method for preparing hydrolyzed ferromanganese reagent from ferromanganese sludge to efficiently catalyze persulfate to treat organic wastewater, which includes: preparing hydrolyzed ferromanganese reagent: Taking sludge, dehydrating and drying; adjusting the moisture content of sludge, adding MnO

【技术实现步骤摘要】
一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法
本专利技术涉及工业废水处理
，特别涉及一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法。
技术介绍
水处理中含铁废泥的来源主要可分为两类。第一类来源于含铁锰的水或废水的处理。例如，含铁锰的地下水，经地下水厂收集后，使用空气或氧化剂(二氧化氯和高锰酸钾等)将地下水中的二价铁和二价锰离子氧化后，铁锰离子自动水解生成含铁锰的细小胶体或颗粒，通过过滤-反冲洗处理后，产生含铁锰的沉淀。又如，酸洗线的冲洗废水，铁含量通常高于12g/L，经过氧化后，生成含铁的絮体，加入聚丙烯酰胺处理后产生的含铁沉淀。第二类来源于水处理中使用聚铁混凝剂产生的污泥。例如，投加聚合硫酸铁处理地表水，产生棕黄色的含铁沉淀。目前，含铁污泥的资源化利用已受到广泛关注，比较典型的案例是赤泥的资源化利用，其方向包括水处理的吸附剂、催化剂、催化剂载体、水泥添加剂和建筑材料等。水处理中产生的含铁废泥，也可以使用赤泥资源化的方法。但这类水处理铁泥的成分与赤泥不同，由此产生了新的利用途径。我们在前期研究中探索了赤泥资源化制备erdite的方法，但赤泥中铁主要是赤铁矿和钙铁榴石等高结晶度的含铁矿物，直接使用硫化钠处理，不会产生erdite晶体。取而代之的方法是先用酸溶解生成含铁的溶液，再用硫化钠处理，步骤繁琐，且制备成本高昂。与赤泥不同，水处理中产生的含铁污泥，其铁主要存在于弱结晶的含铁矿物相中，包括各种铁氢氧化物和水铁矿。这类弱结晶的含铁矿物，在碱性条件下表面产生为Fe(OH)4-，进一步才会与硫化钠反应，生成棒状的erdite。这是水处理中铁泥与赤泥或其他含铁废弃物的不同之处。另外，我们研究中发现，锰的硫化物水解后产生的过渡态锰化合物，能够催化硫离子的氧化，促进erdite的水解，相应地，显著缩短了erdite的水解时间，也增强了该类试剂应用于催化过硫酸盐的效果。尚未见到调节锰促进erdite水解强化过硫酸盐催化的文献报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法，通过简单调质后，直接合成水解型锰铁粉末，应用于过硫酸盐催化处理有机废水，效果优于原始铁泥、纯赤铁矿、磁铁矿、零价纳米铁和硫化亚铁，制备方法简便，费用低，应用范围广。本专利技术所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法，所述方法包括以下步骤：(1)含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂：(11)取含锰铁污泥，将污泥经过脱水并105℃干燥2h后，使得污泥中铁含量为15-35％、锰含量为0.2-11％；(12)调节污泥含水率为70-90％，加入MnO2粉末或高锰酸钾，60-120rpm搅拌10-30min，使污泥混匀，且污泥中锰铁比为(0.1-0.35)：1；(13)向反应釜内加入5％的硫代硫酸钠和5％的NaOH溶液钝化反应釜内胆，钝化完成后，收集钝化液，备用；(14)向反应釜中加入步骤(12)的污泥，填充度为40-70％；再向污泥中加入硫化钠；密闭反应釜，恒温反应后，收集底部沉淀并进行真空干燥，得黑色Mn-Fe粉末，上清液收集备用；(2)取有机废水，向有机废水中加入含量为0.2-0.5mM的过硫酸盐、0.2-1g/L的Mn-Fe粉末，80-160rpm搅拌30-180min，静置4-6h后，收集底部黄色沉淀，备用。优选的，上述技术方案中，所述方法还包括：(3)步骤(14)中的上清液的循环反应：(31)向上清液中补充Na2S；(32)向反应釜中加入压滤脱水后的含水率为15-40％的污泥，污泥加入量为反应釜填充度的15-20％，再加入上述的补充硫化钠的上清液，加入剂量为反应釜的25-50％；(33)密闭反应釜，恒温反应后，收集底部沉淀并进行真空干燥，得黑色Mn-Fe粉末，上清液收集备用。优选的，上技术技术方案中，所述方法还包括：(4)步骤(2)的黄色沉淀的循环反应：(41)收集步骤(2)的黄色沉淀，按照体积比(0.5-1):1加入NaOH，在60rpm下搅拌6-10h，静置4-6h；或按照体积比为1：1，加入步骤(13)的钝化液，在60rpm下搅拌24-48h，静置4-6h，收集底部沉淀；(42)向上述沉淀中加入硫化钠，密闭反应釜，恒温反应后，收集底部沉淀并进行真空干燥，得黑色Mn-Fe粉末。优选的，上述技术方案中，所述含锰铁污泥为地下水厂处理含铁锰的地下水产生的含铁锰污泥，或水处理中使用聚铁混凝剂，产生的含锰铁污泥。优选的，上述技术方案中，所述步骤(14)具体为：(141)向反应釜内加入含水污泥，填充度为40-70％；(142)在60rpm搅拌速度下，向污泥中加入硫化钠，加入剂量按如下公式计算：公式(1)中，Cs、CFe和CMn分别为添加的硫化钠、污泥中的铁和锰的摩尔浓度。将摩尔浓度换算成重量的公式如下：Ws＝Cs×78×V，(2)公式(2)中Ws为添加的硫化钠重量，单位是kg；V为反应釜中污泥的体积，单位是m3。(143)加入硫化钠后，持续搅拌30-120min；(144)密闭反应釜，控制反应釜温度在160-185℃之间，恒温反应6-12h；(145)底部沉淀收集后，放入真空干燥箱，维持真空度为0.05-0.08MPa，干燥24h，获得黑色Mn-Fe粉末，上清液收集备用。优选的，上述技术方案中，所述Mn-Fe粉末中Mn含量为7.2-21.5wt.％，Fe含量为14.5-30wt.％，硫含量为28.2-41.5wt.％。优选的，上述技术方案中，所述步骤(2)的有机废水为悬浮物含量小于15mg/L，COD含量小于18000mg/L，盐度小于20g/L的废水。优选的，上述技术方案中，所述步骤(31)按如下公式，向上清液中补充Na2S：Ws2＝V×78×(2.8×CFe+1.5×CMn)×(1-e-kt),(3)公式中，Ws2为补充的硫化钠剂量，t为反应时间，以小时计，k为常数，取值0.015。优选的，上述技术方案中，，所述步骤(2)中上清液中铝硅含量之和达到4.2g/L时，更换上清液。专利技术上述技术方案，具有如下有益效果：1.本专利技术为含铁锰废泥的资源化利用提供了新途径，可处理含阳离子、阴离子或中性有机物的废水，且对废水水质适应范围广。2.本专利技术制备的水解型锰铁试剂，在中性条件下水解速度更快，完全水解时间缩短为是纯相erdite型材料的20％；3.水解型锰铁试剂对过硫酸盐的激活效果，优于原始的铁泥、零价纳米铁、硫化亚铁、纯赤铁矿和纯磁铁矿；4.本方法实现了上清液循环使用和过硫酸盐反应沉淀的循环利用，极大的节约了成本和减少了废物资源化利用中二次废弃物的生成。附图说明图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂：/n(11)取含锰铁污泥，将污泥经过脱水并105℃干燥2h后，使得污泥中铁含量为15-35％、锰含量为0.2-11％；/n(12)调节污泥含水率为70-90％，加入MnO

【技术特征摘要】
1.一种含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂：
(11)取含锰铁污泥，将污泥经过脱水并105℃干燥2h后，使得污泥中铁含量为15-35％、锰含量为0.2-11％；
(12)调节污泥含水率为70-90％，加入MnO2粉末或高锰酸钾，60-120rpm搅拌10-30min，使污泥混匀，且污泥中锰铁比为(0.1-0.35)：1；
(13)向反应釜内加入5％的硫代硫酸钠和5％的NaOH溶液钝化反应釜内胆，钝化完成后，收集钝化液，备用；
(14)向反应釜中加入步骤(12)的污泥，填充度为40-70％；再向污泥中加入硫化钠；密闭反应釜，恒温反应后，收集底部沉淀并进行真空干燥，得黑色Mn-Fe粉末，上清液收集备用；
(2)取有机废水，向有机废水中加入含量为0.2-0.5mM的过硫酸盐、0.2-1g/L的Mn-Fe粉末，80-160rpm搅拌30-180min，静置4-6h后，收集底部黄色沉淀，备用。


2.根据权利要求1所述的含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于，所述方法还包括：
(3)步骤(14)中的上清液的循环反应：
(31)向上清液中补充Na2S；
(32)向反应釜中加入压滤脱水后的含水率为15-40％的污泥，污泥加入量为反应釜填充度的15-20％，再加入上述的补充硫化钠的上清液，加入剂量为反应釜的25-50％；
(33)密闭反应釜，恒温反应后，收集底部沉淀并进行真空干燥，得黑色Mn-Fe粉末，上清液收集备用。


3.根据权利要求1所述的含锰铁污泥制备水解型锰铁试剂高效催化过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于，所述方法还包括：
(4)步骤(2)的黄色沉淀的循环反应：
(41)收集步骤(2)的黄色沉淀，按照体积比(0.5-1):1加入NaOH，在60rpm下搅拌6-10h，静置4-6h；或按照体积比为1：1，加入步骤(13)的钝化液，在60rpm下搅拌24-48h，静置4-6h，收集底部沉淀；
(42)向上述沉淀中加入硫化钠，密闭反应釜，恒温反应后，收集底部沉淀并进行真空干燥，得黑色Mn-Fe粉末。


4.根据权利要求1所述的含锰铁污泥制备水解型锰铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱遂一，刘琰雯，曲展，陈瑜，于杨，
申请(专利权)人：东北师范大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22