芬顿试剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了芬顿试剂及其制备方法，芬顿试剂，它由含铁无机纤维组成，含铁无机纤维包括氧化铁和氧化亚铁，其中氧化铁的含量为2％-20％，氧化亚铁的含量为1％-15％，且氧化铁及氧化亚铁的总含量为4％-35％，所述制备方法包括以下步骤，A、选取原材料，所述原材料为含铁的矿石或含铁的矿渣或不含铁的矿石和富铁矿的组合，然后对原材料进行破碎；B、对步骤A中原材料进行加热使其高温熔融形成熔体；C、将步骤B中形成的熔体经拉丝漏板拉制成连续纤维或通过高速离心制成短纤维，本发明的有益效果为：用于促进高COD、高毒性、成分复杂的有机废水的处理，在广泛的pH值范围内和无机盐条件下也能保持较好的催化性能，而且其重复使用效果更好，试剂需要再生的周期更长。
【专利说明】芬顿试剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于废水处理【技术领域】，具体涉及一种芬顿试剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]芬顿是向废水中加入芬顿试剂，通过羟基自由基与有机物的反应，使废水中难降解的有机物发生耦合或氧化，从而除去水中有机污染物的一种方法。它具有易于操作，方便快捷等优点，是一种应用潜力很大的废水处理技术。工业废水，特别是高COD(是指以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量)、高毒性、成分复杂的有机废水如焦化废水、造纸废水、制药废水、化工废水等，采用简单的物化处理方法不能完全降解或转化污染物质，采用生物法又难于降解有毒有害污染物，常用芬顿法进行处理。但传统的芬顿法有机物矿化程度不高、双氧水消耗大、运转费用偏高，极大的制约了它的应用。特别是芬顿法的催化剂难以分离和重复使用，反应低，会生成大量含铁污泥，出水中含有大量铁离子会造成二次污染，增加了后续处理的难度和成本。近年来，国内外学者研究将铁离子固定在离子交换膜、离子交换树脂、氧化铝、分子筛、膨润土、粘土、碳纤维等载体上，或以铁的氧化物复合物代替，以减少铁的溶出，提高催化剂的回收利用率，扩宽反应PH值，取得较好的实验室效果。但是，这些固载技术工艺复杂，大多数工艺只能在载体表层负载一层铁盐，试剂循环使用次数有限，再生周期较短，在实际应用中的效果还有待进一步提高。例如，被广泛采用的浸溃法一般先将铁盐沉淀在载体上，再经烘干成成品，一旦载体表面的铁离子流失殆尽，就必须进行再生。为了提高负载效果，往往还需要对载体表面进行处理，进行反复的浸溃冲洗，制作过程复杂，成品价格高昂。
【发明内容】
[0003]本发明克服了传统的芬顿法有机物矿化程度不高、双氧水消耗大、运转费用偏高等不足，提供一种更高效、更环保、降低芬顿法的运行成本的芬顿反应试剂及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种芬顿试剂，它由含铁无机纤维组成，所述含铁无机纤维包括氧化铁和氧化亚铁，其中氧化铁的含量为2% -20%，氧化亚铁的含量为1% -15%，且氧化铁及氧化亚铁的总含量为4% -35%。
[0006]本技术方案中通过选用氧化铁的含量为2% _20%，氧化亚铁的含量为且氧化铁及氧化亚铁的总含量为4% -35%的含铁无机纤维构成芬顿试剂，在参与芬顿反应时，含铁无机纤维表面的铁首先参与反应，随着反应的进行，表面铁的流失会使纤维比表面积增大，含铁无机纤维内部铁迁移到纤维表面，从而保证了材料的反应活性不会随着含铁无机纤维表面铁的流失而降低，从而使材料再生周期更长，
[0007]此外，本技术方案的芬顿试剂在广泛的PH范围内，无机盐条件下具有高反应活性，能使废水中的污染物彻底矿化分解，使用后也不会造成严重的环境污染问题。
[0008]一种制备权利要求1所述的芬顿试剂的方法，该方法包括以下步骤:
[0009]A、选取原材料，所述原材料为不含铁的矿石和富铁矿的组合或含铁的矿石、含铁的矿渣，然后对原材料进行破碎；
[0010]B、对步骤A中原材料进行加热使其高温熔融形成熔体；
[0011]C、将步骤B中形成的熔体经拉丝漏板拉制成连续纤维或通过高速离心制成短纤维。
[0012]本技术方案中含铁无机纤维取材天然含铁矿物，进高温熔融制备而成，整个生产过程无三废排放，材料本身对环境，人体均无毒无害，有利于工业化推广。
[0013]更进一步的技术方案是，将所述步骤C中的连续纤维或短纤维制成纤维织物，所述纤维织物为短切纤维、纤维束、纤维布、立体织物或纤维毡。
[0014]本技术方案中通过将连续纤维或短纤维制成短切纤维、纤维束、纤维布、立体织物或纤维毡等形式的纤维织物，可以配合不同的环保设备，使连续纤维或短纤维使用效果更佳。
[0015]更进一步的技术方案是，将所述步骤C中的连续纤维或短纤维经过酸化处理或热处理，所述酸化处理为将连续纤维或短纤维在酸溶液中浸泡，然后充分烘干，所述热处理为将连续纤维或短纤维加热，然后缓慢冷却或快速冷却至室温。
[0016]本技术方案中，优选的所述酸化处理为将连续纤维或短纤维在质量百分比为5%的醋酸溶液中浸泡I小时，然后在温度为150°C下充分烘干；所述热处理为将连续纤维或短纤维通过电加热炉加热至300°C，然后通过空气冷却至20°C。上述酸化处理过程中酸溶液不仅仅可以选用醋酸溶液，还可以选用其他的酸溶液例如硫酸、盐酸、草酸等等。
[0017]本技术方案中通过对连续纤维或短纤维进行酸处理或热处理后，能够改变纤维中氧化铁和氧化亚铁的形态和结构，使芬顿反应效果更好。
[0018]更进一步的技术方案是，所述步骤C中使用的拉丝漏板为钼铑合金漏板。
[0019]更进一步的技术方案是，所述步骤B中的加热方式为天然气加热或电加热。
[0020]更进一步的技术方案是，所述步骤A中的含铁矿石为玄武岩或安山岩，所述不含铁的矿石为闻岭石，所述富铁矿为赤铁矿。
[0021]本技术方案中，含铁矿石不仅仅局限于玄武岩或安山岩，其它的火山岩也可以选用，不含铁的矿石也不仅仅局限于高岭石，其它的矿石也可以选用，富铁矿也可以为磁铁矿等含铁矿石。
[0022]本技术方案所述芬顿试剂用于促进高C0D、高毒性、成分复杂的有机废水的处理，不仅比现有催化剂具有更高的反应活性，在广泛的PH值范围内和无机盐条件下也能保持较好的催化性能，而且其重复使用效果更好，试剂需要再生的周期更长，实际操作更方便，运行成本更低。
[0023]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0024]1、含铁无机纤维载体比表面积大，反应活性高；
[0025]2、铁不仅存在于纤维表面，而且存在于纤维内部，这样就是含铁无机纤维可以使用多次，能有效延缓再生时间；
[0026]3、含铁无机纤维能根据需要制成短切纱、连续纤维、毡、布等多种形式，可以配合各种工艺和设备；
[0027]4、选用制备含铁无机纤维的材料绿色环保，有利于工业推广。
【具体实施方式】
[0028]下面结合实例对本发明作进一步阐述。
[0029]实施例1
[0030]一种芬顿试剂，它由含铁无机纤维组成，所述含铁无机纤维包括氧化铁和氧化亚铁，其中氧化铁的含量为4%，氧化亚铁的含量为4%，且氧化铁及氧化亚铁的总含量为8%。
[0031]采用天然的玄武岩矿石，所述矿石成分为:Si02 51-54%, Fe0+Fe203 7-10.5%,A1203 14.5-17%, Ca07-10%, Mg05-7.5%, K20+Na20 3-5%, Ti021-2%.将玄武岩矿石进行破碎后，然后在1400°C以上高温熔融，再经钼铑合金漏板拉制成玄武岩连续纤维，再将玄武岩连续纤维制作成玄武岩短切纱，按0.5%的比例加入废水中，同时加入0.1 %的双氧水(30% )，在pH值4.5条件下处理某印染废水lh，废水COD去除率达到99%。
[0032]实施例2
[0033]一种芬顿试剂，它由含铁无机纤维组成，所述含铁无机纤维包括氧化铁和氧化亚铁，其中氧化铁的含量为2%，氧化亚铁的含量为2%，且氧化铁及氧化亚铁的总含量为4%。
[0034]采用天然的安山岩矿石，矿石成分为:Si0265~71%，A120315.5~18.6%，CaO 3~5%，Fe0+Fe203 3~5%，Na20+K20 2~6%。将安山岩矿石进行破碎后，然后在1400°C以上高温熔融，再经钼铑合金漏板拉制成安山岩连续纤维，并将安山岩连续纤维制作成毡，按0.8 %比例投入废水中，同时加入0.2%的双氧水(30 % )，在pH = 4的条件下，处理某造纸废水lh，废水COD去除率达到90%。
[0035]实施例3
[0036]一种芬顿试剂，它由含铁无机纤维组成，所述含铁无机纤维包括氧化铁和氧化亚铁，其中氧化铁的含量为6%，氧化亚铁的含量为3%，且氧化铁及氧化亚铁的总含量为9!%。
[0037]采用天然的玄武岩矿石，在1400°C以上高温熔融，由高速离心设备制成无机纤维，在5%醋酸溶液中浸泡lh，然后在150°C条件下充分烘干，按0.5%的比例加入废水中，同时加入0.1 %的双氧水(30%)，在酸性条件下处理某印染废水lh，废水COD去除率达到95%。
[0038]实施例4
[0039]一种芬顿试剂，它由含铁无机纤维组成，所述含铁无机纤维包括氧化铁和氧化亚铁，其中氧化铁的含量为10%，氧化亚铁的含量为8 %，且氧化铁及氧化亚铁的总含量为18%。
[0040]采用高岭石和含铁矿渣搭配(配合的比例3:1)，在1400°C以上高温熔融，由高速离心设备制成无机纤维，投入废水中，同时加入0.05%的双氧水(30% )，在pH = 6的条件下，处理某染料废水Ih，废水COD去除率达到80%。
[0041]以上【具体实施方式】对本发明的实质进行详细说明，但并不能对本发明的保护范围进行限制，显而易见地，在本发明的启示下，本【技术领域】普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种芬顿试剂，它由含铁无机纤维组成，所述含铁无机纤维包括氧化铁和氧化亚铁，其中氧化铁的含量为2% -20%，氧化亚铁的含量为1% -15%，且氧化铁及氧化亚铁的总含量为 4% -35% ο
2.一种制备权利要求1所述的芬顿试剂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤: A、选取原材料，所述原材料为不含铁的矿石和富铁矿的组合或含铁的矿石或含铁的矿渣，然后对原材料进行破碎； B、对步骤A中原材料进行加热使其高温熔融形成熔体； C、将步骤B中形成的熔体经拉丝漏板拉制成连续纤维或通过高速离心制成短纤维。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于将所述步骤C中的连续纤维或短纤维制成纤维织物，所述纤维织物为短切纤维、纤维束、纤维布、立体织物或纤维毡。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于将所述步骤C中的连续纤维或短纤维经过酸化处理或热处理，所述酸化处理为将连续纤维或短纤维在酸溶液中浸泡，然后充分烘干，所述热处理为将连续纤维或短纤维加热，然后缓慢冷却或快速冷却至室温。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述步骤C中使用的拉丝漏板为钼铑合金漏板。
6.根据权利要求2所 述的制备方法，其特征在于所述步骤B中的加热方式为天然气加热或电加热。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述步骤A中的含铁矿石为玄武岩或安山岩，所述不含铁的矿石为高岭石，所述富铁矿为赤铁矿。
【文档编号】C02F1/72GK104176813SQ201410437807
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月29日 优先权日:2014年8月29日
【发明者】唐琴琼, 陈中武, 姚勇, 鲜平, 曹柏青 申请人:四川航天拓鑫玄武岩实业有限公司