一種用于催化過氧化氫氧化的改性活性炭的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于催化過氧化氫氧化的改性活性炭的制備方法，具體屬于一種使用含鐵溶液，并使其穩定負載在活性炭上，形成催化氧化性能優良的改性活性炭的制備方法。
【背景技術】
[0002]有機污染物的有效控制是污廢水處理和給水處理所面臨的主要問題。特別是水源不可避免地受到一定程度的污染，其中的一些人工合成有機化合物由于化學結構十分穩定，更難于被常規的處理工藝去除。而污廢水中的有毒有機污染物由于其化學結構的穩定性，毒性大，處理難度高。對其應用常規處理技術，如物化法和生化法及其組合的方法，很難達到滿意的處理效果，至今仍缺乏經濟有效的實用技術。
[0003]傳統的臭氧氧化技術處理有機物效果好、二次污染少，是多年來水處理領域中的研究熱點。近年來，為提高臭氧處理效果，臭氧催化氧化技術成為研究熱點。臭氧催化氧化技術通過添加催化劑引發高活性羥基自由基(0H.)的產生，利用OH.的強氧化能力且與絕大多數有機化合物都可以快速反應的特性來氧化分解水中有機污染物。與傳統化學氧化法相比，如臭氧化，臭氧催化氧化提高了臭氧利用率，可以更高效地去除水中一些難降解的人工合成有機化合物，如洗滌劑、農藥等，因而該技術在飲用水除有機微污染及廢水中難降解有機物方面顯示出巨大的應用潛力。但臭氧穩定性差，且受臭氧傳質效率的影響，臭氧的利用率也較低，一般僅為5-20%左右；加之臭氧設備投入大、能耗高。這些都大大增加了利用臭氧的成本，限制了臭氧的應用。過氧化氫作為清潔、安全的氧化劑具有較強的氧化能力，在一定條件下可能形成自由基，對多種水中的雜質具備極強的去除能力，且反應產物為H2O和02，較為安全。過氧化氫較臭氧成本低，易于控制，藥劑穩定，傳質效率好。由此，過氧化氫作為催化氧化藥劑的優點非常突出。
[0004]研究結果表明，在金屬離子中鐵離子的催化效能較高，且相對于其他過渡金屬較為安全，同時可以高效催化氧化分解水中的有機污染物并且提高TOC的去除率。但采用均相體系處理有機廢水存在催化劑難分離且不可重復利用的問題，因此，以非均相催化為特征，研發一種易分離且具有高效催化氧化的催化劑具有重要的應用價值。
【發明內容】
[0005]本發明主要針對采用均相體系處理有機廢水存在催化劑難分離且不可重復利用的問題，提供一種用于催化過氧化氫氧化的改性活性炭的制備方法。
[0006]本發明為解決上述問題而采取的技術方案為:
[0007]一種用于催化過氧化氫氧化的改性活性炭的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將活性炭用純水洗凈表面粉粒及雜質后，烘干、備用；
[0009](2)用交變磁反應器在170-270mT、頻率為50Hz的條件下再次用水清洗步驟(I)的活性炭；
[0010](3)倒掉步驟⑵中交變磁反應器中的水，按照每10g活性炭加200?300mL0.1?0.5mol/L的硫酸亞鐵溶液或者氯化亞鐵溶液的比例加入一定量的硫酸亞鐵溶液或者氯化亞鐵溶液，維持交變磁反應器在170-270mT、頻率為50Hz的條件下反應10?30min，分別收集活性炭和硫酸亞鐵溶液；
[0011](4)向收集的活性炭中通入臭氧5?15min，然后通入純水清洗干凈、烘干活性炭，即制成改性活性炭。
[0012]與現有技術相比本發明具有以下有益效果:1、本發明采用磁反應器增強鐵離子和羥基氧化鐵的溶解、擴散能力，強化活性炭對金屬離子的負載能力和均勻度，提升改性活性炭的催化效能。2、本發明采用活性炭負載過渡金屬鐵制備得到的活性炭催化劑，催化效果好，對多種難降解有機物催化氧化去除率較單獨過氧化氫氧化或活性炭吸附均大幅提高。3、本發明制備的改性活性炭具有催化性能穩定，鐵溶出率小，強磁性，易于分離及回收利用。4、過氧化氫利用率高，該活性炭可促進過氧化氫更大幅度地轉化為自由基，大幅提高礦化有機物的能力。5、本發明活性炭制備工藝簡捷，投資少，原料成本低、能耗低，屬于低碳技術發展方向，符合國家社會節能減排發展方向。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
[0014]在本實施例中，選用煤質活性炭，經洗滌烘干后，置于容量為500mL170-270mT交變磁反應器中，加純水300mL，以50Hz頻率清洗活性炭2次，分別棄去水；在交變磁反應器中，向活性炭中加入300mL 0.2mol/L的硫酸亞鐵溶液，在維持交變磁反應器170_270mT、50Hz頻率的條件下反應15min，分別收集活性炭和硫酸亞鐵溶液，硫酸亞鐵溶液用于回收利用；向收集的活性炭通入臭氧1min后，通入純水中清洗、烘干活性炭，即制成改性活性炭。
[0015]實施例2
[0016]在本實施例中，選用煤質活性炭，經洗滌烘干后，置于容量為500mL170-270mT交變磁反應器中，加純水300mL，以50Hz頻率清洗活性炭2次，分別棄去水；在交變磁反應器中，向活性炭中加入300mL 0.5mol/L的氯化亞鐵溶液，在維持交變磁反應器170-270mT、50Hz頻率的條件下反應30min，分別收集活性炭和氯化亞鐵溶液，氯化亞鐵溶液用于回收利用；向收集的活性炭通入臭氧15min后，通入純水中清洗、烘干活性炭，即制成改性活性炭。
[0017]實施例3
[0018]用上述改性活性炭構建的催化反應器對以DDTV (敵敵畏)為主要有機農藥污染的原水處理效果。
[0019]采用上述改性活性炭制成催化反應柱，雙氧水由活性炭催化劑柱下部隨原水混合引入，經活性炭催化反應后，反應柱上層引出處理后的出水，檢測原水、出水中DDTV(敵敵畏)的殘余濃度和TOC的值。原水中DDTV的含量為3.8mg/L，過氧化氫投量為3.0mg/L，反應柱中有效停留時間為lOmin。測得DDTV降解率達97.8%?99.5%，而同樣條件下的單獨(不投加催化劑)用過氧化氫或臭氧的降解率僅為56.9或47.6%。且催化過氧化氫氧化的礦化能力顯著提升，達到51.8%?59.2%。
【主權項】
1.一種用于催化過氧化氫氧化的改性活性炭的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將活性炭用純水洗凈表面粉粒及雜質后，烘干、備用； (2)用交變磁反應器在170-270mT、頻率為50Hz的條件下再次用水清洗步驟(I)的活性炭；(3)倒掉步驟(2)中交變磁反應器中的水，按照每10g活性炭加200?300mL0.1?.0.5mol/L的硫酸亞鐵溶液或者氯化亞鐵溶液的比例加入一定量的硫酸亞鐵溶液或者氯化亞鐵溶液，維持交變磁反應器在170-270mT、頻率為50Hz的條件下反應10?30min，分別收集活性炭和硫酸亞鐵溶液； (4)向收集的活性炭中通入臭氧5?15min，然后通入純水清洗干凈、烘干活性炭，即制成改性活性炭。
【專利摘要】本發明涉及一種用于催化過氧化氫氧化的改性活性炭的制備方法。本發明主要解決采用均相體系處理有機廢水存在催化劑難分離且不可重復利用的問題。本發明一種用于催化過氧化氫氧化的改性活性炭的制備方法，包括以下步驟：(1)將活性炭用純水洗凈表面粉粒及雜質后，烘干、備用；(2)用交變磁反應器再次清洗活性炭；(3)取清洗后的活性炭，按照每100g活性炭加200～300mL0.1～0.5mol/L的硫酸亞鐵溶液或者氯化亞鐵溶液的比例加入一定量的硫酸亞鐵溶液或者氯化亞鐵溶液，反應10～30min，分別收集活性炭和硫酸亞鐵溶液；(4)向收集的活性炭中通入臭氧5～15min，然后通入純水清洗干凈、烘干活性炭，即制成改性活性炭。該活性炭具有穩定性強、成本低、性能穩定等優點。
【IPC分類】C02F101/30, C02F1/78, C02F1/72, B01J23/745
【公開號】CN105107506
【申請號】CN201510442798
【發明人】劉海龍
【申請人】山西大學
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月24日