一种碳基纳米氧化铜催化剂的制备及处理含氰废水的方法与流程

1.本发明属于含氰废水治理技术领域，具体涉及一种碳基纳米氧化铜催化剂的制备及处理含氰废水的方法。


背景技术：

2.在含氰废水治理领域，二氧化硫-空气法是一种常见的方法，在一定ph值范围内，在铜的催化作用下，利用so2和空气的协同作用氧化废水中的氰化物，称为二氧化硫-空气氧化法，常简写成so2/air法，也被称为因科法。因科法处理含氰废水的过程中需要添加铜盐作为催化剂，同时需要进行曝气。铜盐的添加有时会造成处理后出水铜离子浓度超标，曝气也增加运行成本，对于一些含氰废水曝气也会产生大量泡沫，影响工艺正常运行和增加成本。针对这一问题，制备出一种氧化铜催化剂，无需曝气处理含氰废水的同时，又可以不消耗铜盐，做到催化剂重复使用。


技术实现要素：

3.为了克服上述问题，本发明提供一种碳基纳米氧化铜催化剂的制备及处理含氰废水的方法，采用化学方法制备出碳基纳米氧化铜催化剂，在低浓度(总氰化物＜150mg/l)含氰废水治理过程中，在含氰废水中加入焦亚硫酸钠及纳米氧化铜催化剂，无需曝气，搅拌反应2h后处理的含氰废水中总氰化物与易释放氰化物下降明显，将制得的炭载纳米氧化铜催化剂代替铜盐的使用，避免了含氰废水处理后出水铜离子超标及曝气耗能的问题。
4.一种碳基纳米氧化铜催化剂的制备方法，包括以下步骤：
5.步骤1，以二水合氯化铜、硫酸铜或硝酸铜为原料，去离子水为溶剂配置溶液a，使得铜离子的浓度为4mm/l～48mm/l；
6.步骤2，配置柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮溶液b，使得溶液a中的铜与溶液b中柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1：0.5～1：1；并在常温条件下将溶液b与溶液a进行充分搅拌混合得到溶液c；
7.步骤3，配置氢氧化钠溶液d，使得溶液c中铜与氢氧化钠溶液d中氢氧化钠的摩尔比为1：0.5～1：2；
8.步骤4，溶液c与溶液d按照等体积进行均匀搅拌混合，得到纳米氢氧化铜胶体e；
9.步骤5，向纳米氢氧化铜胶体e中添加质量分数为30％的过氧化氢溶液，均匀搅拌，得到纳米氧化铜溶胶f，并保证纳米氧化铜溶胶f中的铜与过氧化氢的摩尔比为1：0.5～1：1；
10.步骤6，向纳米氧化铜溶胶f中加入活性炭进行负载，然后经固液分离得到炭基纳米氧化铜催化剂。
11.所述步骤6中按照负载率0.5～5％向纳米氧化铜溶胶f中加入80目～400目的活性炭进行负载。
12.一种采用上述碳基纳米氧化铜催化剂处理含氰废水的方法，包括如下内容：
13.将制得的碳基纳米氧化铜催化剂置于总氰化物浓度＜150mg/l的低浓度含氰废水中，加入焦亚硫酸钠，并通过添加氢氧化钠保持反应ph为7～9.5之间，搅拌反应1-2h后过滤，过滤后的碳基纳米氧化铜催化剂回收循环使用。
14.所述碳基纳米氧化铜催化剂用量为1～4g/l。
15.所述焦亚硫酸钠用量为1～2g/l。
16.本发明的有益效果：
17.本发明通过将纳米氢氧化铜胶体转化为特性纳米氧化铜胶体，最终通过活性炭负载来制得碳基纳米氧化铜催化剂。碳基纳米氧化铜催化剂处理低浓度含氰废水是指在含氰废水中通过添加纳米氧化铜催化剂与焦亚硫酸钠来氧化其中的氰化物，无需曝气，保持反应ph为7～9.5，很好的保证了氰化物的去除率，且工艺简单，能够避免大量泡沫的产生。
18.本发明制备纳米氧化铜催化剂所用药剂皆为清洁环保药剂，无二次污染产生，经济环保。采用纳米氧化铜催化剂来进行氧化催化后，催化剂可回收循环利用，高效的处理低浓度含氰废水中的氰化物，处理成本低，工艺简单，易稳定性运行。
具体实施方式
19.下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
20.一种碳基纳米氧化铜催化剂的制备方法，包括以下步骤：
21.步骤1，以二水合氯化铜、硫酸铜或硝酸铜为原料，去离子水为溶剂配置溶液a，使得铜离子的浓度为4mm/l～48mm/l；其中mm/l为毫摩尔每升；
22.步骤2，配置柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮溶液b，使得溶液a中的铜与溶液b中柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1：0.5～1：1；即将铜与柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮按照的比例配置柠檬酸钠或聚乙烯吡咯烷酮溶液b，并在常温条件下将溶液b与溶液a进行充分搅拌混合得到溶液c；
23.步骤3，配置氢氧化钠溶液d，使得溶液a中的铜与氢氧化钠溶液d中的氢氧化钠的摩尔比为1：0.5～1：2；即将溶液a中的铜与氢氧化钠按照摩尔比为1：0.5～1：2的比例配置氢氧化钠溶液d；
24.步骤4，溶液c与溶液d按照等体积进行均匀搅拌混合，得到纳米氢氧化铜胶体e；先通过制备氢氧化铜胶体，然后将氢氧化铜胶体转化为特性纳米氧化铜溶胶。
25.步骤5，向纳米氢氧化铜胶体e中添加质量分数为30％的过氧化氢溶液，并均匀搅拌，得到纳米氧化铜溶胶f，并保证纳米氧化铜溶胶f中的铜与过氧化氢的摩尔比为1：0.5～1：1；
26.步骤6，向纳米氧化铜溶胶f中加入活性炭进行负载，然后经固液分离得到炭基纳米氧化铜催化剂。
27.所述步骤6中按照负载率0.5～5％向纳米氧化铜溶胶f中加入80目～400目的活性炭进行负载。
28.一种采用上述碳基纳米氧化铜催化剂处理含氰废水的方法，包括如下内容：
29.将制得的碳基纳米氧化铜催化剂安装1～4g/l的用量置于总氰化物浓度＜150mg/l的低浓度含氰废水中，加入1～2g/l的焦亚硫酸钠，并通过添加氢氧化钠保持反应ph为7～
9.5之间，搅拌反应1-2h后过滤，过滤后的碳基纳米氧化铜催化剂回收循环使用，滤液中氰化物去除明显。
30.实施例1
31.(1)铜溶液的配制
32.称取一定量二水合氯化铜，加入100ml去离子水溶解，然后转移至容量瓶中定容至500ml,得到4mm/l的氯化铜水溶液，放置阴凉处保存备用。
33.(2)分散剂的配制
34.取10ml氯化铜水溶液，定容至25ml，按照铜与分散剂柠檬酸钠的摩尔比为1：0.5称取一定量分散剂柠檬酸钠，溶解在纯水中，并与充分搅拌均匀，最终定容至25ml。
35.(3)氢氧化钠溶液的配制
36.按照铜与氢氧化钠摩尔比为1：0.5取一定量氢氧化钠，溶于一定量的纯水中，配置氢氧化钠溶液，定容至50ml。
37.(4)氢氧化铜溶胶的制备
38.将25ml氯化铜水溶液与25ml分散剂溶液混合，在400r/min的转速下搅拌，然后加入50ml氢氧化钠溶液，得到纳米氢氧化铜溶胶。
39.(5)按照铜与过氧化氢摩尔比1：0.5向氢氧化铜溶胶中逐滴加入30％过氧化氢，并均匀搅拌，最终得到纳米氧化铜溶胶，溶胶程淡黄色，并有明显的丁达尔效应。
40.(6)活性炭负载铜溶胶制备催化剂
41.按照负载率0.5％向铜溶胶中加入80目活性炭进行负载，负载1h即可得到炭载纳米铜催化剂。
42.(7)将1g制得的碳基纳米氧化铜催化剂投入至某企业500ml低浓度含氰废水中不断搅拌，加入1g焦亚硫酸钠，通过添加氢氧化钠保持反应ph为7，反应2h。
43.(8)反应2h后进行固液分离，固体催化剂可循环使用，滤液检测及对比结果如下：
[0044][0045][0046]
可见，本方法使得滤液中氰化物去除明显，去除率大于90％。
[0047]
实例2：
[0048]
(1)铜溶液的配制
[0049]
称取一定量硫酸铜，加入100ml去离子水溶解，然后转移至容量瓶中定容至500ml,得到48mm/l的硫酸铜水溶液，放置阴凉处保存备用。
[0050]
(2)分散剂的配制
[0051]
取10ml硫酸铜溶液，定容至25ml，按照铜与分散剂聚乙烯吡咯烷酮的摩尔比为1：1称取一定量分散剂聚乙烯吡咯烷酮，溶解在纯水中，充分搅拌均匀，最终定容至25ml。
[0052]
(3)氢氧化钠溶液的配制
[0053]
按照铜与氢氧化钠摩尔比为1：2取一定量氢氧化钠，溶于一定量的纯水中，配置氢
氧化钠溶液，定容至50ml。
[0054]
(4)氢氧化铜溶胶的制备
[0055]
将25ml铜溶液与25ml分散剂溶液混合，在1000r/min的转速下搅拌，然后加入50ml氢氧化钠溶液，得到纳米氢氧化铜溶胶。
[0056]
(5)按照铜与过氧化氢摩尔比1：1向氢氧化铜溶胶中逐滴加入30％过氧化氢，并均匀搅拌，最终得到纳米氧化铜溶胶，溶胶程淡黄色，并有明显的丁达尔效应。
[0057]
(6)活性炭负载铜溶胶制备催化剂
[0058]
按照负载率5％向铜溶胶中加入400目活性炭进行负载，负载1h即可得到炭载纳米铜催化剂。
[0059]
(7)将4g制得的碳基纳米氧化铜催化剂投入至某企业500ml低浓度含氰废水中不断搅拌，加入2g焦亚硫酸钠，通过添加氢氧化钠保持反应ph为9.5，反应1h。
[0060]
(8)反应1h后进行固液分离，固体催化剂可循环使用，滤液检测结果如下：
[0061]
名称总氰化物浓度(mg/l)易释放氰化物浓度(mg/l)低浓度含氰废水124.931.7焦亚硫酸钠理后55.633.75焦亚硫酸钠与催化剂处理后1.510.94
[0062]
可见，本方法使得滤液中氰化物去除明显。
[0063]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
[0064]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0065]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。