申请日2017.09.08
公开(公告)日2017.11.10
IPC分类号B01J23/10; B01J21/06
摘要
本发明属于污水处理领域，具体涉及了一种污水催化剂的制备方法。催化剂的制备方法包括如下步骤：取聚乙烯醇及混合溶剂放入容器中，使用盐酸调节混合物pH，进行加热，再加入顺丁烯二酸酐，保温;加入氯化钆，并将容器进行超声震荡，再滴加钛酸四丁酯;使用冰醋酸调节pH值，继续震荡，再将容器静置，过滤;将过滤物进行熔融，进行碾磨;取催化剂原料放入反应器中，使用氮气保护，进行反应;在反应结束后，冷却，出料，将出料物进行蒸馏回收二甲苯，并冷冻干燥，球磨，过筛，收集过筛颗粒，即可得污水处理催化剂。本发明催化剂的有益效果是：污水中COD、氨氮浓度去除率高，催化后水体毒性低，催化率高，催化效果好，满足使用要求，值得推广使用。
权利要求书
1.一种污水处理催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)取聚乙烯醇及混合溶剂放入容器中，使用盐酸调节容器中混合物pH至4～5，在100～105℃下进行加热，再加入顺丁烯二酸酐，保温;
(2)在保温结束后加入氯化钆，并将容器置于超声波震荡器中进行超声震荡，同时保持容器中的温度为95～100℃，再滴加钛酸四丁酯;
(3)在钛酸四丁酯滴加完成后，使用冰醋酸调节pH值至2.5～3.0，继续震荡，再将容器置于4～6℃下静置，过滤，收集过滤物;
(4)将过滤物置于电熔融炉中进行熔融，收集熔融物，进行碾磨，收集碾磨物;
(5)按重量份数计，取60～80份二甲苯、35～40份双酚A型环氧树脂、26～33份丙烯酸、26～29份过筛颗粒、4～6份碳酸氢钠、1～3份乙烯基三乙氧基硅烷及0.5～0.8份对苯二酚放入反应器中，使用氮气保护，在85～95℃下进行反应;
(6)在反应结束后，冷却，出料，收集出料物，将出料物进行蒸馏回收二甲苯，收集蒸馏剩余物，并冷冻干燥，收集干燥物，球磨，过筛，收集过筛颗粒，即可得污水处理催化剂。
2.根据权利要求1所述污水处理催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混合溶剂为按质量比3:1，将水与正丁醇混合而成。
3.根据权利要求1所述污水处理催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中聚乙烯醇及混合溶剂的质量比为2:5～7，顺丁烯二酸酐的加入量为聚乙烯醇质量的2～4%。
4.根据权利要求1所述污水处理催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中氯化钆的加入量为聚乙烯醇质量的10～15%，钛酸四丁酯的滴加量为聚乙烯醇质量的30～35%。
说明书
一种污水处理催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于污水处理领域，具体涉及了一种污水催化剂的制备方法。
背景技术
污水处理工艺就是对城市生活污水和工业废水的各种经济、合理、科学、行之有效的工艺方法。污水处理，为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求，并对其进行净化的过程。污水净化被广泛应用于建筑、农业, 交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域，也越来越多地走进寻常百姓的日常生活，工业污水如果不及时处理，不仅影响环境也对百姓的身心健康带来危害，但是现有技术中工业污水的净化成本较高，并且容易产生二次污染，因此，迫切需要一种新的方案解决该技术问题。
目前，虽然有许多方法都能有效地去除氨氮，如物理方法有蒸馏、反渗透、脉冲放电等离子体技术、超声波和土壤灌溉等;化学法有氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电渗析等;物化方法有选择性交换吸附法、催化氧化法、电化学氧化技术等;生物方法有生物硝化、固定化生物技术、藻类养殖等，但若应用于城市污水处理厂二级生化出水中氨氮的去除，必须具有应用方便、处理性能稳定、适应于废水水质及价格经济等优点。
生化法去除氨氮要求要有微生物生长所需的充足碳源，但在城市污水处理厂二级生化出水中COD 浓度较低，要选择生化法去除氨氮就须要外加碳源，这使得工艺的运行成本增加，加上微生物驯化时间与挂膜启动周期较长;在物理化学法中，采用折点加氯法除了加氯量和与氯接触时间不好控制外，因加氯量比较大，导致水中消毒副产物的浓度增加，从而增加了“三致”的风险;化学沉淀法需要调整污水的pH，耗碱量巨大，且有大量沉淀，使后续工作量大大增加;而人工湿地法占地面积大，且作为增加的处理工艺在实际工作中是不可行的;在交换吸附法中，作为离子交换剂的天然沸石分布广泛，价格低廉，而且设备简单，操作运行方便，故目前大部分都是采用沸石来处理，沸石需要改性，改性后的天然沸石不仅对氨离子有更高的选择性和离子交换能力，而且其解析速度比天然沸石的快。
水是人类赖以生存的基本条件，但是随着经济发展，制造业的兴盛，各种污水大量产生，对人类的生存环境造成巨大的威胁，例如农药厂废水水量较大，且水中残留的农药及化学剂较多，导致水体具有较高的毒性，属于较难处理的一种废水。目前常用的催化剂存在催化活性低，催化率不高，污水中COD、氨氮浓度去除率低，催化效果差等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对目前催化剂存在催化活性低，催化率不高，催化效果差的问题，提供了一种污水催化剂的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：
一种污水处理催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(1)取聚乙烯醇及混合溶剂放入容器中，使用盐酸调节容器中混合物pH至4～5，在100～105℃下进行加热，再加入顺丁烯二酸酐，保温;
(2)在保温结束后加入氯化钆，并将容器置于超声波震荡器中进行超声震荡，同时保持容器中的温度为95～100℃，再滴加钛酸四丁酯;
(3)在钛酸四丁酯滴加完成后，使用冰醋酸调节pH值至2.5～3.0，继续震荡，再将容器置于4～6℃下静置，过滤，收集过滤物;
(4)将过滤物置于电熔融炉中进行熔融，收集熔融物，进行碾磨，收集碾磨物;
(5)按重量份数计，取60～80份二甲苯、35～40份双酚A型环氧树脂、26～33份丙烯酸、26～29份过筛颗粒、4～6份碳酸氢钠、1～3份乙烯基三乙氧基硅烷及0.5～0.8份对苯二酚放入反应器中，使用氮气保护，在85～95℃下进行反应;
(6)在反应结束后，冷却，出料，收集出料物，将出料物进行蒸馏回收二甲苯，收集蒸馏剩余物，并冷冻干燥，收集干燥物，球磨，过筛，收集过筛颗粒，即可得污水处理催化剂。
所述步骤(1)中混合溶剂为按质量比3:1，将水与正丁醇混合而成。
所述步骤(1)中聚乙烯醇及混合溶剂的质量比为2:5～7，顺丁烯二酸酐的加入量为聚乙烯醇质量的2～4%。
所述步骤(2)中氯化钆的加入量为聚乙烯醇质量的10～15%，钛酸四丁酯的滴加量为聚乙烯醇质量的30～35%。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：本发明通过顺丁烯二酸酐对聚乙烯醇进行改性，引入不饱和基团增加感光性能，再使用氯化钆形成的钆离子与钛酸四丁酯进行混合，利用改性的聚乙烯醇进行包裹，使其在熔融过程中，两者可以更好的融合，同时不饱和基团吸附在熔融颗粒表面，增加了催化活性，最后树脂、丙烯酸等物质进行聚合，获得高感光性的聚合物，对碾磨物进行包裹，提高了催化效率。
具体实施方式
混合溶剂的配制：按质量比3:1，将水与正丁醇混合即可。
一种污水处理催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比为2:5～7，取聚乙烯醇及混合溶剂放入容器中，使用盐酸调节容器中混合物pH至4～5，在100～105℃下进行加热40～50min，再加入聚乙烯醇质量2～4%的顺丁烯二酸酐，保温1～3h;
(2)在保温结束后加入聚乙烯醇质量10～15%的氯化钆，并将容器置于超声波震荡器中进行超声震荡30～50min，同时保持容器中的温度为95～100℃，再以5～10mL/min速率滴加钛酸四丁酯，钛酸四丁酯的滴加量为聚乙烯醇质量的30～35%;
(3)在钛酸四丁酯滴加完成后，使用冰醋酸调节pH值至2.5～3.0，继续震荡50～70min，再将容器置于4～6℃下静置45～55min，过滤，收集过滤物;
(4)将过滤物置于电熔融炉中，在600～800℃下进行熔融1～2h，收集熔融物，并将熔融物放入碾磨机中，以500r/min进行碾磨60～80min，收集碾磨物;
(5)按重量份数计，取60～80份二甲苯、35～40份双酚A型环氧树脂、26～33份丙烯酸、26～29份过筛颗粒、4～6份碳酸氢钠、1～3份乙烯基三乙氧基硅烷及0.5～0.8份对苯二酚放入反应器中，使用氮气保护，在85～95℃下进行反应4～6h;
(6)在反应结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物进行蒸馏回收二甲苯，收集蒸馏剩余物，并对蒸馏剩余物进行冷冻干燥，收集干燥物，将干燥物放入球磨机中，并加入干燥物质量4～6倍直径为30mm钢球，以400r/min球磨1～2h，过200目筛，收集过筛颗粒，即可得污水处理催化剂。
实例1
混合溶剂的配制：按质量比3:1，将水与正丁醇混合即可。
一种污水处理催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比为2:5，取聚乙烯醇及混合溶剂放入容器中，使用盐酸调节容器中混合物pH至4，在100℃下进行加热40min，再加入聚乙烯醇质量2%的顺丁烯二酸酐，保温1h;
(2)在保温结束后加入聚乙烯醇质量10%的氯化钆，并将容器置于超声波震荡器中进行超声震荡30min，同时保持容器中的温度为95℃，再以5mL/min速率滴加钛酸四丁酯，钛酸四丁酯的滴加量为聚乙烯醇质量的30%;
(3)在钛酸四丁酯滴加完成后，使用冰醋酸调节pH值至2.5，继续震荡50min，再将容器置于4℃下静置45min，过滤，收集过滤物;
(4)将过滤物置于电熔融炉中，在600℃下进行熔融1h，收集熔融物，并将熔融物放入碾磨机中，以500r/min进行碾磨60min，收集碾磨物;
(5)按重量份数计，取60份二甲苯、35份双酚A型环氧树脂、26份丙烯酸、26份过筛颗粒、4份碳酸氢钠、1份乙烯基三乙氧基硅烷及0.5份对苯二酚放入反应器中，使用氮气保护，在85℃下进行反应4h;
(6)在反应结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物进行蒸馏回收二甲苯，收集蒸馏剩余物，并对蒸馏剩余物进行冷冻干燥，收集干燥物，将干燥物放入球磨机中，并加入干燥物质量4倍直径为30mm钢球，以400r/min球磨1h，过200目筛，收集过筛颗粒，即可得污水处理催化剂。
实例2
混合溶剂的配制：按质量比3:1，将水与正丁醇混合即可。
一种污水处理催化剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括如下步骤：
(1)按质量比为2:6，取聚乙烯醇及混合溶剂放入容器中，使用盐酸调节容器中混合物pH至4.5，在103℃下进行加热45min，再加入聚乙烯醇质量3%的顺丁烯二酸酐，保温2h;
(2)在保温结束后加入聚乙烯醇质量13%的氯化钆，并将容器置于超声波震荡器中进行超声震荡40min，同时保持容器中的温度为98℃，再以8mL/min速率滴加钛酸四丁酯，钛酸四丁酯的滴加量为聚乙烯醇质量的33%;
(3)在钛酸四丁酯滴加完成后，使用冰醋酸调节pH值至2.8，继续震荡60min，再将容器置于5℃下静置50min，过滤，收集过滤物;
(4)将过滤物置于电熔融炉中，在700℃下进行熔融1.5h，收集熔融物，并将熔融物放入碾磨机中，以500r/min进行碾磨70min，收集碾磨物;
(5)按重量份数计，取70份二甲苯、38份双酚A型环氧树脂、30份丙烯酸、28份过筛颗粒、5份碳酸氢钠、2份乙烯基三乙氧基硅烷及0.6份对苯二酚放入反应器中，使用氮气保护，在90℃下进行反应5h;
(6)在反应结束后，冷却至室温，出料，收集出料物，将出料物进行蒸馏回收二甲苯，收集蒸馏剩余物，并对蒸馏剩余物进行冷冻干燥，收集干燥物，将干燥物放入球磨机中，并加入干燥物质量5倍直径为30mm钢球，以400r/min球磨1.5h，过200目筛，收集过筛颗粒，即可得污水处理催化剂。