一種負載型納米鐵合金催化劑及深度處理印染廢水的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于印染廢水處理領域，具體涉及一種負載型納米鐵合金催化劑及深度處 理印染廢水的方法。
【背景技術】
[0002] 在我國工業廢水中，印染廢水占的比例較大。印染廢水因為色度高、COD濃度高、 有毒物多（硝基和胺基化合物及銅、鉻、鋅、砷等重金屬元素）、可生化性差、排放量大、種類 多、成分復雜、對環境和人類健康危害大等特點而成為國內外公認的難處理的工業廢水之 〇
[0003] 在本發明作出之前，目前國內外針對印染廢水的處理方法主要有物理法（如吸附 法、過濾法）、化學法（如絮凝沉淀法、化學氧化法）、生化法（厭氧生化、好氧生化）等方式， 而這些方法都存在其不足。
[0004] 物理法處理污染物從一相到另一相，而沒從本質上去除，依然對環境及人類健康 存在危害；常規化學方法雖然處理效果較好，但其高成本、反應時間長、催化效率低等弊端； 生化法受其印染廢水性質的影響，可生化性差、含有有毒有害物質對微生物生長及處理造 成一定影響，并且啟動時間長、出水水質無法達標、剩余污泥的處理費用較高。
[0005] 目前催化鐵內電解技術在廢水處理工程中得到了應用，并取得一定的效果，不僅 能夠轉化工業廢水中的毒害有機物、提高廢水可生化性的目的，而且起到了化學除磷和強 化生物脫氮的效果。但催化鐵內電解技術也帶來一定的缺陷。催化鐵內電解可以避免外加 電的投入，但常規鐵碳微電解技術容易產生板結、分層產生溝流現象，雖然采用流化床可以 避免這一缺點，但同時也減弱了鐵與碳的接觸幾率，造成催化效率低。
[0006] 為了提高催化鐵內電解催化效率，研宄者對納米零價鐵進行探索。納米零價鐵作 為還原劑和催化劑比普通鐵粉反應活性強，對多種常見污染物有較好的去除或轉化能力， 有機物如鹵化物、硝基苯和鹵化苯酚等，無機物包括重金屬離子、硝酸鹽和高鉻酸根等。但 由于納米零價鐵易團聚、性能不穩定，需研宄新的材料阻止其聚集和沉降。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的就在于克服上述缺陷，提供一種負載型納米鐵合金催化劑及深度處 理印染廢水的方法。
[0008] 本發明的技術方案是：
[0009] -種負載型納米鐵合金催化劑，其主要技術特征在于納米鐵合金催化劑；所述 納米鐵合金催化劑采用活化后的95% Al2O3陶瓷為載體，鐵合金Pt/Ni/Fe摩爾比例為 I ： 1 ： 18〇
[0010] 本發明的另一技術方案是：
[0011] 一種負載型納米鐵合金催化劑制備方法，其特征在于：
[0012] (1)采用常規陶瓷去油、粗化、敏化、活化工藝對陶瓷進行預處理；
[0013] (2)在室溫及N2氣氛下，將處理后的陶瓷片放入容器中，加入EDTA、氯鉑酸、硫酸 鎳及硫酸亞鐵水溶液，摩爾比為10 : I : 1 : 18,混合均勻，再快速加入無氧堿性溶液調節 pH = 14的NaBH4溶液，再繼續攪拌使之充分反應，鍍金結束后真空干燥，即得納米鐵合金催 化劑 Pt/Ni/Fe。
[0014] 本發明又一技術方案是：
[0015] -種負載型納米鐵合金催化劑深度處理印染廢水的方法，其主要技術特征在于步 驟如下：
[0016] 取生化出水，調節pH為5. 0-7. 0,加入Pt/Ni/Fe催化劑，曝氣催化45min，倒入燒 杯中，加 l〇-15ppm固體PAC，攪拌2min，加堿調節pH為6. 5-8. 0,加入3ppm量的PAM，攪拌 絮凝，靜置沉淀，取其上清液測其COD指標。
[0017] 本發明與現有技術相比其優點和效果在于：
[0018] (1)選擇合適的載體，通過化學鍍的方法制備Pt/Ni/Fe納米催化劑，催化活性高， 能顯著提高印染廢水還原處理能力，還原轉化多種毒害性污染物，出水COD、pH值、色度均 達到《紡織染整工業污染排放標準》（GB4287-92) -級排放標準；
[0019] (2)通過負載法比普通鍍法鍍層更加均勻，減少納米金屬團聚、沉淀現象，避免在 工程利用中鍍金在水流沖擊下容易流失的缺點，有效回收催化劑；
[0020] (3)利用負載法制備得到納米催化劑粒徑更小、比表面積更大，有利于形成無數個 微小的原電池，發生電偶腐蝕，增加鐵還原電位及反應速率，具有更高反應活性。
[0021] (4)避免一般鐵炭微電解容易板結、鐵溶出量高、污泥量高、pH要求嚴格等缺點。
【附圖說明】
[0022] 圖1 一一本發明催化次數與COD去除率的關系示意圖。
[0023] 圖中：上面一條線顯示的是Pt/Ni/Fe，下面一條線顯示的Fe/C。
[0024] 圖2-一本發明中試連續運行處理效果示意圖。
[0025] 圖中：上面一條線顯示的是COD去除率，中間一條線顯示的是進水COD，下面一條 線顯示的出水C0D。
【具體實施方式】
[0026] 本發明的技術思路：
[0027] 本發明主要包括Pt/Ni/Fe納米催化劑。采用Al2O3陶瓷為負載體，充分利用三金 屬催化性質及電荷轉移效應，對印染廢水深度處理。
[0028] 利用Al2O3陶瓷作為負載體，采用化學共沉淀方法，將鐵、鎳、鉑三種金屬沉淀負載 在陶瓷上，構成負載型納米鐵合金催化還原體系。納米鐵鎳鉑催化劑粒徑更小、比表面積更 大，有利于形成無數個微小的原電池，發生電偶腐蝕，增加鐵還原電位及反應速率，具有更 高反應活性，有機物得電子的速率加快。利用鉑、鎳、鐵復合催化還原體系還原目標物質是 水中帶有強拉電子基團的有機物，這些有機物大都威脅人身健康，且對水體自凈有嚴重的 毒害、抑制作用，如氯代有機物、硝基苯類有機物，還有一類有機物，如偶氮類物質、有機磷 類物質，去除效果也較好。Al 2O3陶瓷提供三種金屬的一種載體，能夠塑形、粒子微量級的作 用，減少納米金屬團聚、沉淀現象，避免在工程利用中鍍金在水流沖擊下容易流失的缺點， 有效回收催化劑。
[0029] 第一步：以購買一定質量分數的Al2O3陶瓷片為載體用體積濃度為50%酒精水浴 加熱去油污處理；加入40%、體積為40ml/L的粗化液HF溶液和2g/L的NH 4F，室溫超聲，沖 洗；粗化后的陶瓷片放入l〇g/L的311(：12與40ml/L的HCl敏化溶液中，常溫超聲，沖洗；敏 化后的陶瓷片放入0. 25g/L的？(1(：12與2. 5mL/L的HCl活化溶液中，常溫超聲，沖洗。
[0030] 第二步：在25°0及N2氣氛下，將處理后的陶瓷片放入容器中，加入適量的EDTA， 鉑鹽、鎳鹽及鐵鹽水溶液，并混合均勻，再加入快速加入適量的用無氧堿性溶液調節PH的 NaBH4溶液，再繼續攪拌Ih使之充分反應，鍍金結束后溫度為40°C真空干燥6-8h，即得。
[0031] 前述第一步中所述的水浴加熱優選60°C，時間為30min。
[0032] 前述第一步中所述的超聲處理時間為30_50min，優選40min。
[0033] 前述第一步中所述的超聲波的頻率為40KHz，功率為150W。
[0034] 前述第二步中所述的鉑鹽、鎳鹽及鐵鹽可以為氯鉑酸、硫酸鎳、氯化鎳、硫酸亞鐵、 氯化亞鐵等常見金屬鹽，優選氯鉑酸、硫酸鎳、硫酸亞鐵。