一种适用于有机废水的水处理剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及环境污染控制新技术的开发，尤其涉及一种适用于有机废水的水处理剂的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着工业迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。由于工业有机废水的成分更复杂，有些还有毒性，工业有机废水处理比城市污水处理更困难也更重要。
[0003]工业产生的高浓度有机废水中，酸、碱类众多，往往具有强酸或强碱性。主要有以下危害:一是需氧性危害:由于生物降解作用，高浓度有机废水会使受纳水体缺氧甚至厌氧，多数水生物将死亡，从而产生恶臭，恶化水质和环境。二是感观性污染:高浓度有机废水不但使水体失去使用价值，更严重影响水体附近人民的正常生活。三是致毒性危害:超高浓度有机废水中含有大量有毒有机物，会在水体、土壤等自然环境中不断累积、储存，最后进入人体，危害人体健康。
[0004]目前采用的处理方法主要有:(I)氧化-吸附法:高浓度废水稀释后用煤粉进行初步混凝、吸附处理，然后用Fenton试剂催化氧化和酸性凝聚，再用煤粉混凝、吸附。(2)焚烧法:焚烧法适用于处理高浓度有机废水。预处理后的废水经加压、过滤、计量后送至炉拱上方，由高压空气雾化专用喷嘴喷入炉膛蒸发焚烧。该法在保证锅炉安全运行的条件下，能对高浓度有机废水彻底处理，其优点是初投资省、运行费用低。该法在实际推广应用中存在的缺点是:①废水水量受相配锅炉的限制;②对废水成分应详细分析，确保不影响锅炉本体燃烧;③该法在理论上有待进一步深入研究。(3)吸附法:吸附法是用具有很强吸附能力的固体吸附剂，使废水中的一种或数种组分富集于固体表面的方法。常用的吸附剂有活性炭和树脂，活性炭再生和洗脱困难;树脂吸附具有实用范围广，不受废水中无机盐的影响，吸附效果好，洗脱和再生容易，性能稳定等优点，因而在超高浓度有机废水处理中，最常用的吸附剂为树脂吸附剂。树脂吸附法可用于处理含酚、苯胺、有机酸、硝基物、农药、染料中间体等废水，是一种处理有机废水的有效方法。(4)SBR处理:SBR污水处理工艺是现代活性污泥法的一种类型，它是在一个设有曝气及搅拌装置的反应器内，按照预定的程序，进行充水、生化反应、沉淀、排水、闲置等过程的操作。这种方法是利用微生物降解有机物，但大部分高浓度的工业有机废水可生化性很差，所以该方法在高浓度工业有机废水处理方面应用前景有限。
[0005]CN 104609597 A公开了一种超快速去除水中有机污染物的方法，该方法，步骤如下:一、向待处理的水中加入还原剂;二、将待处理的水pH调节到3-7的范围内；三、向待处理的水中加入氧化剂。该方法利用亚硫酸氢根与高锰酸钾或二氧化锰反应，通过迅速产生高活性的氧化剂Mn(III)(非络合态)，实现对水中有机污染物的超快速去除，可以把高锰酸钾和二氧化锰氧化去除污染物的速率提高一千至一百万倍。但该方法属于均相反应，处理后的废水含有大量锰和硫酸根难以去除，且不利用重复使用。另外，该反应需要在酸性条件下进行，对废水的pH值有一定的要求，导致不符合要求的废水需要调节pH才可以进一步反应，反应完成之后还要再调节PH值至中性，费时费力。
[0006]水滑石类化合物(LDHs)是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为:[M2YxM3+x(OH)2]x+[(An—)x/n.mH20]，其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二价阳离子和Al3+、Cr3+、C03+、Fe3+等三价阳离子均可以形成水滑石;An—为层间阴离子，可以包括无机阴离子，有机阴离子，配合物阴离子、同多和杂多阴离子^为137(12++13+)的摩尔比值，大约是4:1到2:1 ;m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)2,由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M3+同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换，经过一系列改性，水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是为克服现有技术中分离困难、条件苛刻的不足，提供一种适用于有机废水的水处理剂的制备方法。
[0008]本发明采用的技术方案是依次包括如下步骤:
[0009]I)将MnCl2和FeCl3分别溶解到水中，配置为浓度为I?2mol/L的溶液，将两种溶液混合，保持Mn和Fe的摩尔比为2?4，在恒温70?80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为12?13，反应2?3h，老化12?24h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2?3遍；
[0010]2)将得到的固体在450?500°C下焙烧3?4h，形成双金属复合氧化物，将得到的双金属复合氧化物加入到浓度为I?4mol/L的亚硫酸氢钠溶液中，固液比为I: 10?1:50，搅拌4?5h，沉淀分离，获得的固体再用去离子水洗涤2?3遍之后，在95?105°C的温度下烘干，即得到一种适用于有机废水的水处理剂。
[0011]本发明的优点是:
[0012]利用LDHs的记忆特性，将亚硫酸氢钠制备到铁锰水滑石层间，层间阴离子为亚硫酸氢根的铁锰层状双羟基氢氧化物。在处理水中有机污染物的过程中，亚硫酸氢钠的解离不受亚硫酸的PKa1控制，污染物可以被吸附到水滑石层间。所以，整个反应是在水滑石层间这样一个限域区域内进行，反应受水体本身的PH值影响较小。
【具体实施方式】
[0013]以下进一步提供本发明的3个实施例:
[0014]实施例1
[0015]将MnCl2和FeCl3分别溶解到水中，配置为浓度为2mol/L的溶液，将两种溶液混合，保持Mn和Fe的摩尔比为4，在恒温80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为13，反应3h，老化24h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗3遍;将得到的固体在500°C下焙烧4h，形成双金属复合氧化物，将得到的双金属复合氧化物加入到浓度为4mol/L的亚硫酸氢钠溶液中，固液比为1:50，搅拌5h，沉淀分离，获得的固体再用去离子水洗涤3遍之后，在105°C的温度下烘干，即得到一种适用于有机废水的水处理剂。
[0016]取Ig烘干的适用于有机废水的水处理剂，加入到1.5L待处理的亚甲基蓝废水中，搅拌20min，有机物被分解，沉淀分离，去除率96.7%，上清液可以排放。
[0017]实施例2
[0018]将MnCl2和FeCl3分别溶解到水中，配置为浓度为lmol/L的溶液，将两种溶液混合，保持Mn和Fe的摩尔比为2，在恒温70°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为12，反应2h，老化12h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗2遍;将得到的固体在450°C下焙烧3h，形成双金属复合氧化物，将得到的双金属复合氧化物加入到浓度为lmol/L的亚硫酸氢钠溶液中，固液比为1:10，搅拌4h，沉淀分离，获得的固体再用去离子水洗涤2遍之后，在95°C的温度下烘干，即得到一种适用于有机废水的水处理剂。
[0019]取Ig烘干的适用于有机废水的水处理剂，加入到1.5L待处理的苯酚废水中，搅拌20min，有机物被分解，沉淀分离，去除率98.1 %，上清液可以排放。
[0020]实施例3
[0021 ] 将MnCl2和FeCl3分别溶解到水中，配置为浓度为2mol/L的溶液，将两种溶液混合，保持Mn和Fe的摩尔比为3，在恒温80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为13，反应3h，老化18h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗3遍;将得到的固体在500°C下焙烧4h，形成双金属复合氧化物，将得到的双金属复合氧化物加入到浓度为4mol/L的亚硫酸氢钠溶液中，固液比为1:50，搅拌5h，沉淀分离，获得的固体再用去离子水洗涤3遍之后，在105°C的温度下烘干，即得到一种适用于有机废水的水处理剂。
[0022]取Ig烘干的适用于有机废水的水处理剂，加入到1.5L待处理的金橙II废水中，搅拌20min，有机物被分解，沉淀分离，去除率98.7%，上清液可以排放。
【主权项】
1.一种适用于有机废水的水处理剂的制备方法，其特征是依次包括如下步骤: . 1)将MnCl2和FeCl3分别溶解到水中，配置为浓度为I?2mol/L的溶液，将两种溶液混合，保持Mn和Fe的摩尔比为2?4，在恒温70?80°C水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为12?.13，反应2?3h，老化12?24h，在该过程中形成具有层状结构的沉淀，沉淀分离，去离子水洗.2?3遍； . 2)将得到的固体在450?500°C下焙烧3?4h，形成双金属复合氧化物，将得到的双金属复合氧化物加入到浓度为I?4mol/L的亚硫酸氢钠溶液中，固液比为1:10?1:50，搅拌4?.5h，沉淀分离，获得的固体再用去离子水洗涤2?3遍之后，在95?105°C的温度下烘干，即得到一种适用于有机废水的水处理剂。
【专利摘要】本发明公开一种适用于有机废水的水处理剂的制备方法。依次包括如下步骤：将MnCl2和FeCl3分别溶解到水中，配置为浓度为1～2mol/L的溶液，将两种溶液混合，保持Mn和Fe的摩尔比为2～4，在恒温70～80℃水浴中滴入一定量的NaOH，保持pH值为12～13，反应2～3h，老化12～24h，沉淀分离，去离子水洗2～3遍；将得到的固体在450～500℃下焙烧3～4h，将得到的产品加入到浓度为1～4mol/L的亚硫酸氢钠溶液中，固液比为1：10～1：50，搅拌4～5h，沉淀分离，获得的固体再用去离子水洗涤2～3遍之后，在95～105℃的温度下烘干，即得到一种适用于有机废水的水处理剂。在处理水中有机污染物的过程中，反应是在水滑石层间这样一个限域区域内进行，反应受水体本身的pH值影响较小。
【IPC分类】C02F1/58, C02F1/28
【公开号】CN105523622
【申请号】CN201510875399
【发明人】徐璐, 马建锋, 赵文昌
【申请人】常州大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月3日