公布日：2024.12.27
申請日：2024.10.18
分類號：C02F9/00(2023.01)I;B01J23/745(2006.01)I;B01J37/08(2006.01)I;C02F103/30(2006.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/30(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1
/48(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F101/30(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開了一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，屬于廢水處理領(lǐng)域。具體包括如下步驟：S1：將Fe3O4/Cu/AC催化劑、絮凝劑和助凝劑加入噴水織機(jī)廢水中；再將H2O2加入噴水織機(jī)廢水中，在可見光照射下攪拌反應(yīng)3～5h，調(diào)整廢水pH至中性，持續(xù)攪拌，將產(chǎn)生的絮團(tuán)和廢水分離；絮團(tuán)中的磁性載體經(jīng)磁分離回收處理后循環(huán)使用。S2：將S1處理后的廢水經(jīng)過濾后進(jìn)行鈉離子交換；處理后通往噴水織機(jī)使用。經(jīng)過對噴水織機(jī)廢水的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)可以有效降低噴水織機(jī)廢水中的COD和SS，所制備的催化劑具有可循環(huán)性，降低了藥劑的使用成本，提高了噴水織機(jī)廢水的利用率，在廢水處理領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書
1.一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，包括如下步驟：S1：將Fe3O4/Cu/AC催化劑、絮凝劑和助凝劑加入噴水織機(jī)廢水中；再將H2O2加入噴水織機(jī)廢水中，在可見光照射下攪拌反應(yīng)3～5h，調(diào)整廢水pH至中性，持續(xù)攪拌，將產(chǎn)生的絮團(tuán)和廢水分離；絮團(tuán)中的磁性載體經(jīng)磁分離回收處理后循環(huán)使用；S2：將S1處理后的廢水經(jīng)過濾后進(jìn)行鈉離子交換；處理后通往噴水織機(jī)使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，所述H2O2濃度為25～35％；所述廢水COD為300～400mg/L，SS為100～150mg/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，所述絮凝劑為聚合硫酸鐵和聚合硫酸鋁中的一種；所述助凝劑為陽離子聚丙烯酰胺和陰離子聚丙烯酰胺中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，所述催化劑、H2O2、絮凝劑、助凝劑和廢水的用量比為100～150mg：80～100mL：100～150mg：30～50mg：1L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，所述鈉離子交換工序里再生液的濃度為5～6％，再生后的鹽液及清洗水與廢水進(jìn)行分流處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，所述催化劑通過如下步驟制備：將AC、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和CuCl2·2H2O溶于去離子水中，持續(xù)攪拌1～2h，然后逐滴加入濃度為5mol/LNaOH溶液，滴速恒定，之后調(diào)節(jié)pH至10.0～11.0，繼續(xù)攪拌2～3h，封口靜置10～12h后抽濾，在105～110℃下烘干，得到Fe3O4/Cu/AC前驅(qū)體；將Fe3O4/Cu/AC在氮氣保護(hù)下，以10～11℃/min的升溫速率升溫至500～520℃，恒溫煅燒2～2.5h，冷卻清洗，在55～60℃下干燥10～12h，得到Fe3O4/Cu/AC催化劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，所述AC的粒徑為180～220目；所述逐滴加入濃度為5mol/LNaOH溶液的滴速為10～12mL/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，其特征在于，所述AC、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、CuCl2·2H2O、NaOH溶液的用量比為6～7g：3.5～4g：1.3～1.8g：3.5～4.5g：55～60mL。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，解決了噴水織機(jī)廢水利用率低的問題。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種噴水織機(jī)廢水處理中水回用方法，包括如下步驟：
S1：將Fe3O4/Cu/AC催化劑、絮凝劑和助凝劑加入噴水織機(jī)廢水中；再將H2O2加入噴水織機(jī)廢水中，在可見光照射下攪拌反應(yīng)3～5h，調(diào)整廢水pH至中性，持續(xù)攪拌，將產(chǎn)生的絮團(tuán)和廢水分離；絮團(tuán)中的磁性載體經(jīng)磁分離回收處理后循環(huán)使用。
S2：將S1處理后的廢水經(jīng)過濾后進(jìn)行鈉離子交換；處理后通往噴水織機(jī)使用。
進(jìn)一步的，所述H2O2濃度為25～35％；所述廢水COD為300～400mg/L，SS為100～150mg/L。
進(jìn)一步的，所述絮凝劑為聚合硫酸鐵和聚合硫酸鋁中的一種；所述助凝劑為陽離子聚丙烯酰胺和陰離子聚丙烯酰胺中的一種。
進(jìn)一步的，所述催化劑、H2O2、絮凝劑、助凝劑和廢水的用量比為100～150mg：80～100mL：100～150mg：30～50mg：1L。
進(jìn)一步的，所述鈉離子交換工序里再生液的濃度為5～6％，再生后的鹽液及清洗水與廢水進(jìn)行分流處理。
進(jìn)一步的，所述催化劑通過如下步驟制備：
將活性炭(AC)、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和CuCl2·2H2O溶于去離子水中，持續(xù)攪拌1～2h，然后逐滴加入濃度為5mol/LNaOH溶液，滴速恒定，之后調(diào)節(jié)pH至10.0～11.0，繼續(xù)攪拌2～3h，封口靜置10～12h后抽濾，在105～110℃下烘干，得到Fe3O4/Cu/AC前驅(qū)體；
將Fe3O4/Cu/AC在氮氣保護(hù)下，以10～11℃/min的升溫速率升溫至500～520℃，恒溫煅燒2～2.5h，冷卻清洗，在55～60℃下干燥10～12h，得到Fe3O4/Cu/AC催化劑。
進(jìn)一步的，所述活性炭的粒徑為180～220目；所述逐滴加入濃度為5mol/LNaOH溶液的滴速為10～12mL/min。
進(jìn)一步的，所述活性炭、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、CuCl2·2H2O、NaOH溶液的用量比為6～7g：3.5～4g：1.3～1.8g：3.5～4.5g：55～60mL。
根據(jù)Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu和Cu2+/Cu+的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位，如(1)～(3)所示，Fe3+更有利于被Cu或Cu+還原，Fe2+可以通過簡單的金屬置換反應(yīng)由Cu和Cu+再生，如(4)和(5)所示：
Fe3++e→Fe2+E0＝0.77V(1)
Cu2++2e→CuE0＝0.34V(2)
Cu2++e→Cu+E0＝0.17V(3)
≡Fe3++≡Cu→≡Fe2++≡Cu2+(4)
≡Fe3++≡Cu+→≡Fe2++≡Cu2+(5)
由于有可見光(hv)照射的緣故，Fe3O4/Cu/AC催化劑吸收可見光，并由于Fe3+光還原為Fe2+和Cu2+光還原為Cu+而產(chǎn)生更多的·OH，如(6)和(7)所示：
≡Fe3++OH-+hv→≡Fe2++·OH(6)
≡Cu2++OH-+hv→≡Cu++·OH(7)
本發(fā)明的有益效果：
(1)本發(fā)明采用的Fe3O4/Cu/AC催化劑能發(fā)生芬頓/類芬頓反應(yīng)，其表面結(jié)合的Fe2+能引發(fā)H2O2分解生成·OH，H2O2再將表面結(jié)合的Fe3+還原為Fe2+生成·OOH，生成的Fe2+可能進(jìn)一步與H2O2反應(yīng)生成·OH。H2O2自分解釋放出的活性·OH可將表面結(jié)合態(tài)Cu氧化為Cu+，與Fe2+類似，Cu+也能催化H2O2分解生成·OH和Cu2+，產(chǎn)生的Cu2+與H2O2反應(yīng)生成·OOH和Cu+。
不僅如此，Cu或Cu+還能促進(jìn)Fe3+還原為Fe2+，起到協(xié)同的作用，可見光(hv)照射能將Fe3+光還原為Fe2+和Cu2+光還原為Cu+從而產(chǎn)生更多·OH，將有機(jī)物氧化為CO2，H2O和其他副產(chǎn)物。
(2)本發(fā)明采用的Fe3O4/Cu/AC催化劑為非均相催化劑，拓寬可反應(yīng)pH范圍，在加入絮凝劑后無須調(diào)整芬頓反應(yīng)pH即可反應(yīng)，減輕了傳統(tǒng)均相催化劑所需的酸性條件對于設(shè)備的腐蝕，節(jié)約調(diào)節(jié)pH所需的藥劑用量，簡化了廢水處理步驟。
(3)本發(fā)明采用的Fe3O4/Cu/AC催化劑，其中AC具有良好的吸附能力，與Fe3O4結(jié)合使材料具備磁性，解決了AC使用后不易分離回收利用的缺點，使催化劑易于回收循環(huán)使用；同時催化劑的加入使水中的懸浮顆粒增加，膠體的碰撞次數(shù)增多，形成絮體的機(jī)會加大；催化劑吸附了一部分絮凝物，減少了絮凝劑用量，減小了廢水的導(dǎo)電率，降低了處理的成本。
（發(fā)明人：高毛林;賀振洲;陸云;劉向東）
