,废水的处理效果:催化还原-催化氧化-絮凝沉降 耦合处理〉催化氧化-絮凝沉淀耦合处理〉催化还原-絮凝沉降耦合处理，即以负载纳米的 Fe304及稀土金属氧化物的生物炭制备的铁碳材料为催化剂，按照催化还原-催化氧化-絮凝 沉降的处理方法对含重金属及难降解有机污染物的废水处理效果最好。
[0110] 对比例6
[0111] 本对比例中，制备与实施例2相同的生物炭催化剂，区别仅在于，负载量不同，其余 内容与实施例2相同。
[0112]生物炭催化剂中，以质量百分数计，Fe3〇4的负载量为20%，稀土金属铈的负载量为 8%，该生物炭经改性后，比表面积由原先的26.68m2/g，提高到118.89m2/g。
[0113]处理结果：出水中，Α0Χ、色度、苯胺类物质、硝基苯类物质、C0D的去除率分别为 82.5%、93.5%、89.5%、98.1%和32.8%，重金属0(12+、总镍、总铜的去除率分别为95.8%、 91 · 3%和96·8%。废水BODs/COD由0 · 17提高到0 ·37。
[0114] 对比例7
[0115] 本对比例中，制备与实施例2相同的生物炭催化剂，区别仅在于，一次性快速滴加 NaOH溶液获得生物炭催化剂。其余内容与实施例2相同。
[011 ?] 结果显示:生物炭催化剂中，Fe3〇4的粒径为0.9~6μηι;稀土金属铺的氧化物粒径为 0 · 9~6ym〇
[0117] 处理结果：出水中，Α0Χ、色度、苯胺类物质、硝基苯类物质、COD的去除率分别为 76.1%、91.2%、80.2%、97.6%和25.2%，重金属0(1 2+、总镍、总铜的去除率分别为92.5%、 80 · 5 % 和81 · 2 %。废水BODs/COD由0 · 17提高到0 · 29。
[0118] 实施例3
[0119] -、制备生物炭催化剂
[0120] 生物炭催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0121] (1)取秸杆，洗净、风干后破碎，过2mm筛，在无氧条件、300~700°C下热解2~4h，进 行炭化;待炭化产物自然冷却后，研磨过60目筛，用lmol/L盐酸处理2~4h去除灰分物质，用 蒸馏水洗涤至洗液呈中性后，80°C下烘干，获得生物炭。
[0122] (2)称取一定量生物炭加入到含一定量的氯化铈、FeCl3及FeS〇4的混合溶液中，其 中FeCl3和FeS〇4的物质的量之比为2:1，在氮气保护下，边搅拌边向上述混合液中逐滴加入 6mol/L的NaOH溶液至pHIO，继续搅拌12~24h;搅拌后，去除上清液，将剩余固体用去离子水 清洗3次后，在氮气保护下，于80°C下烘干，得到负载有氧化铈和Fe 3〇4的生物炭催化剂，研磨 过100~400目筛，备用。获得的生物炭催化剂中，以质量百分数计，Fe 3〇4的负载量为15 %，稀 土金属铈的负载量为4%。
[0?23 ]经扫描电镜测定，获得的生物炭催化剂中，Fe3〇4的粒径为10~100nm;稀土金属铺 的氧化物粒径为1 〇~1 〇 〇 n m;该生物炭经改性后，比表面积由原先的2 6.6 8m2 / g，提高到 141.58m2/g〇
[0124] 二、制备铁碳催化剂
[0125] 铁碳催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0126] (1)取上述生物炭催化剂和100目的铁粉，进行混合，获得混合物；以质量百分数 计，混合物中，生物炭催化剂的用量为18 %，其余为铁粉；
[0127] (2)将混合物置于100~150kN粉末压力机中压制成毛坯，在氮气保护的无氧条件 下，1050~1200 °C加热1~1.5h，淬火，制得铁碳催化剂。
[0128] 三、含重金属和难降解有机污染物的废水的处理
[0129] 某大型制药生产企业废水原水中Α0Χ浓度为28.6mg/L，色度102倍，C0D浓度为 3598mg/L，Cd 2+、砷、总铅、总镍、总铜浓度分别为 2.111^/1、0.9211^/1、7.811^/1、18.211^/1和 21 · 3mg/L，pH8 · 6，B0D5/C0D为0 · 15，毒性大，可生化性差。
[0130]具体废水处理方法，如下：
[0131] (1)将上述铁碳催化剂加入到废水中，还原反应4h后，获得废水I;
[0132] (2)向所述废水I中加入8g/L的H2〇2，并持续曝气，曝气量为100L/h，以150r/min进 行搅拌，氧化反应lh后，获得废水II;
[0133] 其中，氧化反应进行10min后废水pH变为3.4;
[0134] (3)调节所述废水II pH值至9，投加 lml/L配置质量浓度为1.5%。的PAM，180r/min 下搅拌15min，进行絮凝沉淀反应，静置2h后，将上清液排出和污泥分开排出，获得出水。
[0135] 上述方法处理后的出水中，Α0Χ、色度和⑶D的去除率分别为96.7%、95.8%和 43.5%，Cd 2+、砷、总铅、总镍、总铜的去除率分别为96.2%、98.6%、96.8%、96.9%和 97.8% C3废水BODs/COD由0.15提1?到0.42，废水可生化性大大提1? D
【主权项】
1. 一种生物炭催化剂，其特征在于，以生物炭为载体，负载稀土金属氧化物和Fe3〇4;以 质量百分数计，所述稀土金属氧化物的负载量为0.8~5%，粒径为10~lOOnm;所述Fe3〇4的 负载量为5~15%，粒径为10~100nm 〇2. 如权利要求1所述的生物炭催化剂，其特征在于，所述的稀土金属氧化物为氧化铈、 氧化镧、氧化钕中的一种。3. -种制备权利要求1或2所述生物炭催化剂的方法，其特征在于，包括： 在惰性气体保护下，将生物炭加入含有稀土金属盐、Fe2+盐和Fe3+盐的溶液中，边搅拌边 逐滴加入NaOH溶液至pH= 10，继续搅拌反应，反应完成后，固液分离，将固相洗涤、干燥，制 得所述生物炭催化剂。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述生物炭过50~60目筛后，再加入含有稀 土金属盐、Fe2+盐和Fe 3+盐的溶液中。5. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述Fe3+盐与Fe2+盐的摩尔比为2:1。6. -种铁碳催化剂，由生物炭催化剂和铁粉依次经混合、压制、加热而成，其特征在于， 所述生物炭催化剂如权利要求1或2所述。7. 如权利要求6所述的铁碳催化剂，其特征在于，以质量百分数计，铁碳催化剂中，所述 生物炭催化剂的添加量为15~20%。8. 如权利要求6或7所述的铁碳催化剂在处理含重金属和难降解有机污染物废水中的 应用。9. 一种含重金属和难降解有机污染物的废水的处理方法，其特征在于，包括： (1) 将权利要求6或7所述的铁碳催化剂加入含重金属和难降解有机污染物的废水中， 进行还原反应，获得废水I; (2) 向所述废水I中添加氧化剂，并持续曝气，进行氧化反应，获得废水II; (3) 调节所述废水II的pH至碱性，添加絮凝剂，进行絮凝沉淀反应，获得出水。10. 如权利要求9所述的处理方法，其特征在于，所述氧化剂为H2〇2，所述氧化剂的投加 量为0.3~40g/L。
【专利摘要】本发明公开了一种生物炭催化剂、铁碳催化剂及其应用，该生物炭催化剂以生物炭为载体，负载稀土金属氧化物和Fe3O4；以质量百分数计，所述稀土金属氧化物的负载量为0.8～5％，粒径为10～100nm；所述Fe3O4的负载量为5～15％，粒径为10～100nm。本发明通过在生物炭上负载纳米级的稀土金属氧化物和Fe3O4制备获得了能够应用于含重金属和难降解有机污染物废水处理中的催化剂，该催化剂催化效率高，能够显著提高废水处理效果。
【IPC分类】C02F101/20, C02F101/30, C02F9/04, B01J23/83, C02F101/38, C02F101/36
【公开号】CN105709755
【申请号】CN201610168376
【发明人】徐灿灿, 刘锐, 陈吕军
【申请人】浙江清华长三角研究院
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年3月22日