公布日：2024.04.02
申請日：2024.02.05
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/50(2023.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。工藝包括以下步驟：步驟1、將污水進(jìn)行預(yù)處理；步驟2、將完成預(yù)處理后的污水進(jìn)行芬頓反應(yīng)：將黃原膠-碳納米管復(fù)合材料與FeCl3溶液混合，攪拌反應(yīng)16-24小時，離心過濾，烘干后得到改性催化劑；調(diào)節(jié)污水pH值，加入H2O2和改性催化劑進(jìn)行反應(yīng)；步驟3、將完成芬頓反應(yīng)后進(jìn)行二次處理，即完成工藝。本發(fā)明中的改性催化劑由FeCl3溶液和黃原膠-碳納米管復(fù)合材料混合形成比表面積較大的多孔材料，鐵離子的負(fù)載量提高使得催化效率得到提升，對污水中的COD去除率高，且不易發(fā)生二次污染，本發(fā)明中污水處理工藝過程簡單、條件溫和、綠色環(huán)保，易于工業(yè)化。
權(quán)利要求書
1.一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、將污水進(jìn)行預(yù)處理；步驟2、將完成預(yù)處理后的污水進(jìn)行芬頓反應(yīng)：通過如下步驟制備黃原膠有機(jī)框架：將1.0g黃原膠和6mL氫氧化鉀溶液加入含30mL去離子水的燒杯中，攪拌0.5h，然后放入另一個盛有100mL甲醇的燒杯中，密封燒杯，讓甲醇揮發(fā)向水溶液中擴(kuò)散，一周后，離心收集燒杯底部和壁面處產(chǎn)生的固體，甲醇洗滌3次后，置于45℃的真空烘箱中干燥24h，得到黃原膠有機(jī)框架；通過如下步驟制備改性黃原膠有機(jī)框架：將黃原膠有機(jī)框架加入去離子水中攪拌，調(diào)節(jié)pH，升溫至35-40℃，加入1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽，攪拌，透析后冷凍干燥得到改性黃原膠有機(jī)框架，所述黃原膠有機(jī)框架、去離子水、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽的用量比為2g：100mL：1.8-2.0g：2.25-2.35g：3.6-4.0g，其中pH調(diào)節(jié)至5-6；通過如下步驟制備黃原膠-碳納米管復(fù)合材料：將改性黃原膠有機(jī)框架和氧化碳納米管加入去離子水中，超聲分散，攪拌后離心過濾，洗滌，真空干燥后得到黃原膠-碳納米管復(fù)合材料；將黃原膠-碳納米管復(fù)合材料與FeCl3溶液混合，攪拌反應(yīng)16-24小時，離心過濾，烘干后得到改性催化劑；調(diào)節(jié)污水pH值，加入H2O2和改性催化劑進(jìn)行反應(yīng)；步驟3、將完成芬頓反應(yīng)后進(jìn)行二次處理，即完成工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，其特征在于，所述改性黃原膠有機(jī)框架、氧化碳納米管和去離子水的用量比為0.3g：0.5-0.7g：10mL。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟2中黃原膠-碳納米管復(fù)合材料與FeCl3溶液的用量比為0.2-0.3g：25-40mL，其中FeCl3的濃度為1-2mol/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟2中調(diào)節(jié)污水的pH值為3-4。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟1中預(yù)處理步驟為：初步過濾、進(jìn)入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后進(jìn)入CASS生化池進(jìn)行處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟3中二次處理步驟為：污水進(jìn)行超濾、反滲透處理、消毒，水質(zhì)檢測，排出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，以解決污水處理過程中芬頓工藝催化效率較低的問題。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種醫(yī)藥化工污水處理工藝，包括以下步驟：
步驟1、將污水進(jìn)行預(yù)處理；
步驟2、將完成預(yù)處理后的污水進(jìn)行芬頓反應(yīng)：
將黃原膠-碳納米管復(fù)合材料與FeCl3溶液混合，攪拌反應(yīng)16-24小時，離心過濾，烘干后得到改性催化劑；調(diào)節(jié)污水pH值，加入H2O2和改性催化劑進(jìn)行反應(yīng)；
步驟3、將完成芬頓反應(yīng)后進(jìn)行二次處理，即完成工藝。
進(jìn)一步地，所述黃原膠-碳納米管復(fù)合材料通過如下步驟制備：
將改性黃原膠有機(jī)框架和氧化碳納米管加入去離子水中，超聲分散，攪拌后離心過濾，洗滌，真空干燥后得到黃原膠-碳納米管復(fù)合材料。上述技術(shù)方案中，將氧化碳納米管加入改性黃原膠有機(jī)框架水溶液中，改性黃原膠有機(jī)框架上骨架的疏水面與氧化碳納米管的疏水面之間產(chǎn)生相互作用，進(jìn)而破壞了氧化碳納米管分子間強(qiáng)的范德華力，提高了氧化碳納米管的分散性，同時因與改性黃原膠有機(jī)框架在尺寸上具有高度匹配性，進(jìn)而與其相互交聯(lián)組裝后得到復(fù)合材料。
進(jìn)一步地，所述改性黃原膠有機(jī)框架、氧化碳納米管和去離子水的用量比為0.3g：0.5-0.7g：10mL。
進(jìn)一步地，改性黃原膠有機(jī)框架通過如下步驟制備：
將黃原膠有機(jī)框架加入去離子水中攪拌，調(diào)節(jié)pH，升溫至35-40℃，加入1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽，攪拌，透析后冷凍干燥得到改性黃原膠有機(jī)框架。
進(jìn)一步地，所述黃原膠有機(jī)框架、去離子水、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽的用量比為2g：100mL：1.8-2.0g：2.25-2.35g：3.6-4.0g，其中pH調(diào)節(jié)至5-6。
進(jìn)一步地，步驟2中黃原膠-碳納米管復(fù)合材料與FeCl3溶液的用量比為0.2-0.3g：25-40mL，其中FeCl3的濃度為1-2mol/L。
進(jìn)一步地，步驟2中調(diào)節(jié)污水的pH值為3-4。
進(jìn)一步地，步驟1中預(yù)處理步驟為：初步過濾、進(jìn)入調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)完成后進(jìn)入CASS生化池進(jìn)行處理。
進(jìn)一步地，步驟3中二次處理步驟為：污水進(jìn)行超濾、反滲透處理、消毒，水質(zhì)檢測，排出。
進(jìn)一步地，所述黃原膠有機(jī)框架通過甲醇擴(kuò)散法制備而成。上述技術(shù)方案中，通過甲醇擴(kuò)散法成功制備出黃原膠有機(jī)框架，該框架由分子之間縮合形成星形的有機(jī)框架，具有大環(huán)結(jié)構(gòu)的微孔以及由六邊形連接體排列建立的中空結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)特性使得黃原膠有機(jī)框架具有高孔隙率以及多個反應(yīng)活性位點(diǎn)等特點(diǎn)。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明中制備的改性催化劑由鐵離子和黃原膠-碳納米管復(fù)合材料混合，改性黃原膠分子結(jié)構(gòu)上的羥基、環(huán)氧原子與鐵離子進(jìn)行配位，構(gòu)成了“8”型雙通道，形成了三維網(wǎng)絡(luò)狀多孔復(fù)合材料；具有可調(diào)控性、比表面積較大等優(yōu)點(diǎn)。多孔結(jié)構(gòu)以及較高的活性位點(diǎn)促使鐵離子吸附量增加，且不易發(fā)生脫附，提高了在芬頓工藝過程中的催化效率，處理周期縮短；同時減少鐵的浸出量，從而有效地避免鐵污泥的形成，降低了二次污染的發(fā)生。
本發(fā)明中的黃原膠-碳納米管復(fù)合材料中，黃原膠有機(jī)框架的比表面積大且具有較高孔隙率，分散性能高，能在水中保持高度穩(wěn)定，表面含有大量的含氧管官能團(tuán)，有利于H2O2的催化速率提高。經(jīng)過多巴胺接枝改性后，提高了對Fe2+和Fe3+的吸附能力，鐵離子吸附量的增高，進(jìn)一步加快催化反應(yīng)的速率。同時，多巴胺具有一定的抗菌能力，延長了黃原膠的作用周期，經(jīng)濟(jì)成本降低；以碳納米管作填料與其交聯(lián)形成復(fù)合材料，增強(qiáng)了在水中抗沖擊強(qiáng)度與力學(xué)性能。本發(fā)明中所制備的改性催化劑具有無需外加能量和操作簡單等優(yōu)勢，大大地提高了污水處理效率，拓寬了規(guī)模及應(yīng)用范圍。
本發(fā)明中污水處理工藝過程簡單、條件溫和、綠色環(huán)保，不涉及有毒有害物質(zhì)，易于工業(yè)化。
（發(fā)明人：谷金秋;黃益民）
