一种水处理催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水处理，尤其涉及一种水处理催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、当前我国城市化进程加快，经济迅速发展，但经济腾飞的同时也带来了一系列环境问题，尤其是水污染问题，工业废水、生活污水、养殖污水的大量排放，严重影响了水资源利用。排放的污水中，包括了大量的三价砷as(iii),以及多种多样的抗生素，如四环素类抗生素、喹诺酮类抗生素等，对水生生物群落产生不利影响，增加了生化需氧量，破坏了水生生态系统，甚至对人体健康产生严重危害。因此，如何去除水中的as(iii)以及抗生素类污染物是亟待解决的问题。

2、近年来，以硫酸根(so42-)为基础的高级氧化工艺(sr-aops)在处理污水领域受到越来越多的关注，其通过催化剂催化过硫酸盐产生的大量硫酸根自由基与水中难降解的有机物发生氧化还原反应，实现对水中难降解有机物的分解。与其它高级氧化工艺相比，该工艺催化效率更高、稳定性更好、成本更低。但该工艺使用的催化剂在用于水处理时，大多用于水中单一类型污染物的去除，而不能对多种类型的污染物起作用，尤其是as(iii)和抗生素类污染物，并且其对污染物去除效果有待进一步提高，尚未充分发挥该工艺在污水处理领域的优势。

3、因此，提供一种能够高效去除as(iii)和抗生素类污染物的水处理催化剂，充分发挥以硫酸根为基础的高级氧化工艺在污水处理领域的优势，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种水处理催化剂的制备方法，通过将氧化铜和硫化铜负载在氢氧化钾改性的椰壳生物炭上，能够去除水中as(iii)和抗生素类的多种污染物且去除效果好。

2、本发明还提供一种水处理催化剂，是采用上述制备方法制得的，该水处理催化剂能够催化过硫酸盐，具有较高的催化活性，有利于去除水中的as(iii)和抗生素类污染物。

3、本发明进一步提供一种水处理剂，包括上述水处理催化剂和过硫酸盐。该处理剂用于去除水中的as(iii)和抗生素类污染物时，去除效率最高可达96.5％，去除效果显著。

4、本发明还提供一种水处理方法，采用上述水处理剂对待处理污水进行氧化处理；待处理污水包括as(iii)、四环素、环丙沙星、恩氟沙星、洛美沙星的至少一种。该水处理剂能够有效去除待处理污水中的as(iii)、四环素、环丙沙星、恩氟沙星和洛美沙星。

5、本发明提供一种水处理催化剂的制备方法，包括：

6、1)将椰壳生物炭与氢氧化钾水溶液混合搅拌1-2h后，得到改性椰壳生物炭；

7、2)向改性椰壳生物炭中加入碳酸盐、铜盐共沉淀后，经过无氧煅烧处理，得到负载氧化铜的改性椰壳生物炭；

8、3)向负载氧化铜的改性椰壳生物炭加入铜盐和硫化物，得到水处理催化剂；

9、椰壳生物炭与氢氧化钾水溶液中氢氧化钾、水的质量体积比为1g：3g：5ml；

10、碳酸盐包括碳酸钾和/或碳酸钠；

11、硫化物包括硫化钾和/或硫化钠；

12、步骤2)和步骤3)中，铜盐水均为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜的至少一种；

13、水处理催化剂为负载硫化铜和氧化铜的改性椰壳生物炭。

14、根据本发明的一实施方式，氧化铜与硫化铜的摩尔比为2：1。

15、根据本发明的一实施方式，步骤2)中，改性椰壳生物炭、铜盐的质量摩尔比为1g：(0.02-0.03)mol。

16、根据本发明的一实施方式，步骤3)之后还包括，向水处理催化剂中加入海藻酸钠溶液，形成悬浮液，将所述悬浮液滴入钙盐溶液中，得到球状水处理催化剂。

17、根据本发明的一实施方式，海藻酸钠溶液浓度为1-4wt％；钙盐溶液的浓度为2-5wt％；

18、水处理催化剂、海藻酸钠溶液、钙盐溶液的质量体积比为1g：10ml。

19、根据本发明的一实施方式，椰壳生物炭通过如下方法制备：将椰子壳在650-700℃、无氧条件下加热4-5h，得到椰壳生物炭。

20、根据本发明的一实施方式，步骤2)中，无氧煅烧处理的温度为200-300℃，时间为2-3h。

21、本发明还提供一种水处理催化剂，采用前述任一方法制得。

22、本发明进一步提供一种水处理剂，包括上述水处理催化剂和过硫酸盐。

23、本发明还提供一种水处理方法，采用上述水处理剂对待处理污水进行氧化处理；待处理污水包括as(iii)、四环素、环丙沙星、恩氟沙星、洛美沙星的至少一种。

24、本发明在氢氧化钾改性的椰壳生物炭上负载硫化铜和氧化铜，通过控制改性椰壳生物炭的制备工艺参数，选择适当的原料制备氧化铜和硫化铜，得到了高活性的水处理催化剂，该水处理催化剂能够催化过硫酸盐，从而对水中的as(iii)、四环素、环丙沙星、恩氟沙星和洛美沙星等污染物具有优异的去除效果。

技术特征：

1.一种水处理催化剂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化铜与所述硫化铜的摩尔比为2：1。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述改性椰壳生物炭、铜盐的质量摩尔比为1g：(0.02-0.03)mol。

4.根据权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3)之后还包括，向所述水处理催化剂中加入海藻酸钠溶液，形成悬浮液，将所述悬浮液滴入钙盐溶液中，得到球状水处理催化剂。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述海藻酸钠溶液的浓度为1-4wt％；所述钙盐溶液的浓度为2-5wt％；

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述椰壳生物炭通过如下方法制备：将椰子壳在650-700℃、无氧条件下加热4-5h，得到椰壳生物炭。

7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，无氧煅烧处理的温度为200-300℃，时间为2-3h。

8.一种水处理催化剂，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的方法制得。

9.一种水处理剂，其特征在于，包括权利要求8所述的水处理催化剂和过硫酸盐。

10.一种水处理方法，其特征在于，采用权利要求9所述的水处理剂对待处理污水进行氧化处理；

技术总结
本发明提供一种水处理催化剂及其制备方法和应用，该方法包括：将椰壳生物炭与氢氧化钾水溶液混合搅拌得到改性椰壳生物炭；向改性椰壳生物炭中加入碳酸盐、铜盐共沉淀，再无氧煅烧得到负载氧化铜的改性椰壳生物炭；向负载氧化铜的改性椰壳生物炭加入铜盐和硫化物得到水处理催化剂；椰壳生物炭与氢氧化钾水溶液中氢氧化钾、水的质量体积比为1g：3g：5mL；碳酸盐包括碳酸钾和/或碳酸钠；硫化物包括硫化钾和/或硫化钠；铜盐为氯化铜、硫酸铜、硝酸铜的至少一种；水处理催化剂为负载硫化铜和氧化铜的改性椰壳生物炭。该方法制备的水处理催化剂能够催化过硫酸根产生自由基，从而可以实现对水中As(III)和抗生素类污染物的高效去除。

技术研发人员：孟乐祖,马晨光,曹仲,于天军,周璟,刘钊
受保护的技术使用者：长江三峡（海南）绿色发展投资有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15