申请日2016.12.13
公开(公告)日2017.08.18
IPC分类号C02F9/04; C02F1/44; B01J29/00; B01J20/16; B01J20/28; B01J20/30; B01D61/02; B01D67/00; B01D69/12; B01D71/02
摘要
本发明公开了一种分散式污水处理净化装置,包括壳体，壳体内设置有纳滤膜，且纳滤膜的左侧的壳体内设置有负载型净化催化剂，纳滤膜的右侧的壳体内设置有消毒池;负载型净化催化剂以重量百分比计包括如下组分：纳米二氧化锰为25‑30%，硝酸银为1.00‑1.10%，硝酸镧为2.00‑2.20%，其余为具有微孔结构的复合吸附材料，纳米二氧化锰粒径为40nm，复合吸附材料的比表面积为330‑350m2/g，平均孔径为85‑106nm，孔容为0.95‑1.10ml/g。
权利要求书
1.一种分散式污水处理净化装置,包括壳体，所述壳体内设置有纳滤膜，且纳滤膜的左侧的壳体内设置有负载型净化催化剂，所述纳滤膜的右侧的壳体内设置有消毒池;
所述负载型净化催化剂以重量百分比计包括如下组分：纳米二氧化锰为25-30%，硝酸银为1.00-1.10%，硝酸镧为2.00-2.20%，其余为具有微孔结构的复合吸附材料，纳米二氧化锰粒径为40nm，复合吸附材料的比表面积为330-350m2/g，平均孔径为85-106nm，孔容为0.95-1.10ml/g;
负载型净化催化剂的制备包括如下步骤：
按组分要求称取各组分并混合制得复合吸附材料，其中硅藻土：30-40%，海泡石：25-35%，分子筛：32-35%，硅胶：3-7%，膨润土：5-7%，各组分之和等于100%;并将复合吸附材料制作成20-40目的颗粒状，在100℃下干燥1.5小时，然后自然状况下冷却备用;
配制可溶性高锰酸盐、可溶性过渡元素盐及可溶性稀土元素盐的混合溶液，向其中加入复合吸附材料，摇匀后静置，直至溶液中的紫色褪去，过滤出复合吸附材料，室温下自然干燥至颗粒不互相粘连，随后在100℃下干燥1小时备用;
配制硫酸锰溶液，其中硫酸锰与高锰酸盐溶液中高锰酸根的摩尔比为3:2，将负载有高锰酸盐、硝酸银及硝酸镧的复合吸附材料浸没于硫酸锰溶液中震荡50小时后过滤，于100℃下干燥1小时从而制得负载型室温空气净化非光催化剂;
所述纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
㈠.采用钢丝网制为长方体状，制得支撑层;
㈡.在制得的支撑层表面覆盖多孔载体层;
㈢.在多孔载体层表面覆盖纳滤膜层，该纳滤膜层的制备方法包括以下步骤：
A.在0℃冰水浴中将质量分数为98%的浓硫酸添加至可膨胀石墨原料中，缓慢添加高锰酸钾，搅拌均匀，并将其置于恒温水浴中加热升温至45-50℃，保持0.5-2h;
B.于步骤A中所得溶液中缓慢滴加去离子水至反应体系无气泡产生，恒温水浴中升温至95-100℃，搅拌25-30分钟，自然冷却后添加质量分数为25%的双氧水溶液至溶液变为亮黄色的悬浊液;
C.将步骤B所得悬浊液过滤得棕黄色胶体，经酸洗及去离子水洗涤至中性，干燥后于超纯水中超声分散并离心操作，上清液置于65-75℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末;
D.步骤C中所得氧化石墨烯粉末置于极性溶剂中超声分散1-5h，离心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液;
E.以高分子超滤膜为基膜，使用基膜过滤氧化石墨烯溶液，在0.05-0.5MPa静态压力下不断推动氧化石墨烯溶液使溶剂分子透过超滤膜，得湿润的纳滤膜层;
F.将覆盖湿润的纳滤膜层的产品置于真空干燥箱中干燥，制得最终的纳滤膜层;
㈣.在纳滤膜层外表面涂覆保护层，所述保护层采用浓度为11-15%的PVA水溶液与纳滤膜层反应并置于真空干燥箱中干燥，制得纳滤膜。
2.根据权利要求1所述的分散式污水处理净化装置，所述负载型净化催化剂以重量百分比计包括如下组分：纳米二氧化锰为28%，硝酸银为1.05%，硝酸镧为2.1%，其余为具有微孔结构的复合吸附材料，纳米二氧化锰粒径为40nm，复合吸附材料的比表面积为334m2/g，平均孔径为101nm，孔容为0.98ml/g;
负载型净化催化剂的制备包括如下步骤：
按组分要求称取各组分并混合制得复合吸附材料，其中硅藻土：32%，海泡石：28%，分子筛：32%，硅胶：3%，膨润土：5%，各组分之和等于100%;并将复合吸附材料制作成36目的颗粒状，在100℃下干燥1.5小时，然后自然状况下冷却备用;
配制可溶性高锰酸盐、可溶性过渡元素盐及可溶性稀土元素盐的混合溶液，向其中加入复合吸附材料，摇匀后静置，直至溶液中的紫色褪去，过滤出复合吸附材料，室温下自然干燥至颗粒不互相粘连，随后在100℃下干燥1小时备用;
配制硫酸锰溶液，其中硫酸锰与高锰酸盐溶液中高锰酸根的摩尔比为3:2，将负载有高锰酸盐、硝酸银及硝酸镧的复合吸附材料浸没于硫酸锰溶液中震荡50小时后过滤，于100℃下干燥1小时从而制得负载型室温空气净化非光催化剂;
所述纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
㈠.采用钢丝网制为长方体状，制得支撑层;
㈡.在制得的支撑层表面覆盖多孔载体层;
㈢.在多孔载体层表面覆盖纳滤膜层，该纳滤膜层的制备方法包括以下步骤：
A.在0℃冰水浴中将质量分数为98%的浓硫酸添加至可膨胀石墨原料中，缓慢添加高锰酸钾，搅拌均匀，并将其置于恒温水浴中加热升温至46℃，保持0.8h;
B.于步骤A中所得溶液中缓慢滴加去离子水至反应体系无气泡产生，恒温水浴中升温至97℃，搅拌28分钟，自然冷却后添加质量分数为25%的双氧水溶液至溶液变为亮黄色的悬浊液;
C.将步骤B所得悬浊液过滤得棕黄色胶体，经酸洗及去离子水洗涤至中性，干燥后于超纯水中超声分散并离心操作，上清液置于68℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末;
D.步骤C中所得氧化石墨烯粉末置于极性溶剂中超声分散4h，离心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液;
E.以高分子超滤膜为基膜，使用基膜过滤氧化石墨烯溶液，在0.36MPa静态压力下不断推动氧化石墨烯溶液使溶剂分子透过超滤膜，得湿润的纳滤膜层;
F.将覆盖湿润的纳滤膜层的产品置于真空干燥箱中干燥，制得最终的纳滤膜层;
㈣.在纳滤膜层外表面涂覆保护层，所述保护层采用浓度为12%的PVA水溶液与纳滤膜层反应并置于真空干燥箱中干燥，制得纳滤膜。
3.根据权利要求1所述的分散式污水处理净化装置，所述负载型净化催化剂以重量百分比计包括如下组分：当纳米二氧化锰为27%时，硝酸银为1.08%，硝酸镧为2.15%时，其余为具有微孔结构的复合吸附材料，纳米二氧化锰粒径为40nm，复合吸附材料的比表面积为333m2/g，平均孔径为95nm，孔容为0.95ml/g;
负载型净化催化剂的制备包括如下步骤：
按组分要求称取各组分并混合制得复合吸附材料，其中硅藻土：33%，海泡石：27%，分子筛：32%，硅胶：3%，膨润土：5%，各组分之和等于100%;并将复合吸附材料制作成27目的颗粒状，在100℃下干燥1.5小时，然后自然状况下冷却备用;
配制可溶性高锰酸盐、可溶性过渡元素盐及可溶性稀土元素盐的混合溶液，向其中加入复合吸附材料，摇匀后静置，直至溶液中的紫色褪去，过滤出复合吸附材料，室温下自然干燥至颗粒不互相粘连，随后在100℃下干燥1小时备用;
配制硫酸锰溶液，其中硫酸锰与高锰酸盐溶液中高锰酸根的摩尔比为3:2，将负载有高锰酸盐、硝酸银及硝酸镧的复合吸附材料浸没于硫酸锰溶液中震荡50小时后过滤，于100℃下干燥1小时从而制得负载型室温空气净化非光催化剂;
所述纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
㈠.采用钢丝网制为长方体状，制得支撑层;
㈡.在制得的支撑层表面覆盖多孔载体层;
㈢.在多孔载体层表面覆盖纳滤膜层，该纳滤膜层的制备方法包括以下步骤：
A.在0℃冰水浴中将质量分数为98%的浓硫酸添加至可膨胀石墨原料中，缓慢添加高锰酸钾，搅拌均匀，并将其置于恒温水浴中加热升温至50℃，保持1.3h;
B.于步骤A中所得溶液中缓慢滴加去离子水至反应体系无气泡产生，恒温水浴中升温至95℃，搅拌27分钟，自然冷却后添加质量分数为25%的双氧水溶液至溶液变为亮黄色的悬浊液;
C.将步骤B所得悬浊液过滤得棕黄色胶体，经酸洗及去离子水洗涤至中性，干燥后于超纯水中超声分散并离心操作，上清液置于72℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末;
D.步骤C中所得氧化石墨烯粉末置于极性溶剂中超声分散3h，离心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液;
E.以高分子超滤膜为基膜，使用基膜过滤氧化石墨烯溶液，在0.43MPa静态压力下不断推动氧化石墨烯溶液使溶剂分子透过超滤膜，得湿润的纳滤膜层;
F.将覆盖湿润的纳滤膜层的产品置于真空干燥箱中干燥，制得最终的纳滤膜层;
㈣.在纳滤膜层外表面涂覆保护层，所述保护层采用浓度为13%的PVA水溶液与纳滤膜层反应并置于真空干燥箱中干燥，制得纳滤膜。
说明书
一种分散式污水处理净化装置
技术领域
本发明属于污水净化处理设备技术领域，特别是一种分散式污水处理净化装置。
背景技术
现有技术中，将纳米MnO2用于有机污染物降解的研究很多，但载体一般采用活性炭，众所周知，活性炭的成本高;然而对于复合型吸附材料，负载纳米二氧化锰，应用于有机污染物的吸附降解中的技术缺不曾有过报道，如何替代价格较贵的活性炭载体，提高催化降解活性，节约了制备成本即为污水处理中的重要难题。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种分散式污水处理净化装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种分散式污水处理净化装置,包括壳体，壳体内设置有纳滤膜，且纳滤膜的左侧的壳体内设置有负载型净化催化剂，纳滤膜的右侧的壳体内设置有消毒池;
负载型净化催化剂以重量百分比计包括如下组分：纳米二氧化锰为25-30%，硝酸银为1.00-1.10%，硝酸镧为2.00-2.20%，其余为具有微孔结构的复合吸附材料，纳米二氧化锰粒径为40nm，复合吸附材料的比表面积为330-350m2/g，平均孔径为85-106nm，孔容为0.95-1.10ml/g;
负载型净化催化剂的制备包括如下步骤：
按组分要求称取各组分并混合制得复合吸附材料，其中硅藻土：30-40%，海泡石：25-35%，分子筛：32-35%，硅胶：3-7%，膨润土：5-7%，各组分之和等于100%;并将复合吸附材料制作成20-40目的颗粒状，在100℃下干燥1.5小时，然后自然状况下冷却备用;
配制可溶性高锰酸盐、可溶性过渡元素盐及可溶性稀土元素盐的混合溶液，向其中加入复合吸附材料，摇匀后静置，直至溶液中的紫色褪去，过滤出复合吸附材料，室温下自然干燥至颗粒不互相粘连，随后在100℃下干燥1小时备用;
配制硫酸锰溶液，其中硫酸锰与高锰酸盐溶液中高锰酸根的摩尔比为3:2，将负载有高锰酸盐、硝酸银及硝酸镧的复合吸附材料浸没于硫酸锰溶液中震荡50小时后过滤，于100℃下干燥1小时从而制得负载型室温空气净化非光催化剂;
纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
㈠.采用钢丝网制为长方体状，制得支撑层;
㈡.在制得的支撑层表面覆盖多孔载体层;
㈢.在多孔载体层表面覆盖纳滤膜层，该纳滤膜层的制备方法包括以下步骤：
A.在0℃冰水浴中将质量分数为98%的浓硫酸添加至可膨胀石墨原料中，缓慢添加高锰酸钾，搅拌均匀，并将其置于恒温水浴中加热升温至45-50℃，保持0.5-2h;
B.于步骤A中所得溶液中缓慢滴加去离子水至反应体系无气泡产生，恒温水浴中升温至95-100℃，搅拌25-30分钟，自然冷却后添加质量分数为25%的双氧水溶液至溶液变为亮黄色的悬浊液;
C.将步骤B所得悬浊液过滤得棕黄色胶体，经酸洗及去离子水洗涤至中性，干燥后于超纯水中超声分散并离心操作，上清液置于65-75℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末;
D.步骤C中所得氧化石墨烯粉末置于极性溶剂中超声分散1-5h，离心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液;
E.以高分子超滤膜为基膜，使用基膜过滤氧化石墨烯溶液，在0.05-0.5MPa静态压力下不断推动氧化石墨烯溶液使溶剂分子透过超滤膜，得湿润的纳滤膜层;
F.将覆盖湿润的纳滤膜层的产品置于真空干燥箱中干燥，制得最终的纳滤膜层;
㈣.在纳滤膜层外表面涂覆保护层，保护层采用浓度为11-15%的PVA水溶液与纳滤膜层反应并置于真空干燥箱中干燥，制得纳滤膜。
进一步，前述的分散式污水处理净化装置，负载型净化催化剂以重量百分比计包括如下组分：纳米二氧化锰为28%，硝酸银为1.05%，硝酸镧为2.1%，其余为具有微孔结构的复合吸附材料，纳米二氧化锰粒径为40nm，复合吸附材料的比表面积为334m2/g，平均孔径为101nm，孔容为0.98ml/g;
负载型净化催化剂的制备包括如下步骤：
按组分要求称取各组分并混合制得复合吸附材料，其中硅藻土：32%，海泡石：28%，分子筛：32%，硅胶：3%，膨润土：5%，各组分之和等于100%;并将复合吸附材料制作成36目的颗粒状，在100℃下干燥1.5小时，然后自然状况下冷却备用;
配制可溶性高锰酸盐、可溶性过渡元素盐及可溶性稀土元素盐的混合溶液，向其中加入复合吸附材料，摇匀后静置，直至溶液中的紫色褪去，过滤出复合吸附材料，室温下自然干燥至颗粒不互相粘连，随后在100℃下干燥1小时备用;
配制硫酸锰溶液，其中硫酸锰与高锰酸盐溶液中高锰酸根的摩尔比为3:2，将负载有高锰酸盐、硝酸银及硝酸镧的复合吸附材料浸没于硫酸锰溶液中震荡50小时后过滤，于100℃下干燥1小时从而制得负载型室温空气净化非光催化剂;
纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
㈠.采用钢丝网制为长方体状，制得支撑层;
㈡.在制得的支撑层表面覆盖多孔载体层;
㈢.在多孔载体层表面覆盖纳滤膜层，该纳滤膜层的制备方法包括以下步骤：
A.在0℃冰水浴中将质量分数为98%的浓硫酸添加至可膨胀石墨原料中，缓慢添加高锰酸钾，搅拌均匀，并将其置于恒温水浴中加热升温至46℃，保持0.8h;
B.于步骤A中所得溶液中缓慢滴加去离子水至反应体系无气泡产生，恒温水浴中升温至97℃，搅拌28分钟，自然冷却后添加质量分数为25%的双氧水溶液至溶液变为亮黄色的悬浊液;
C.将步骤B所得悬浊液过滤得棕黄色胶体，经酸洗及去离子水洗涤至中性，干燥后于超纯水中超声分散并离心操作，上清液置于68℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末;
D.步骤C中所得氧化石墨烯粉末置于极性溶剂中超声分散4h，离心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液;
E.以高分子超滤膜为基膜，使用基膜过滤氧化石墨烯溶液，在0.36MPa静态压力下不断推动氧化石墨烯溶液使溶剂分子透过超滤膜，得湿润的纳滤膜层;
F.将覆盖湿润的纳滤膜层的产品置于真空干燥箱中干燥，制得最终的纳滤膜层;
㈣.在纳滤膜层外表面涂覆保护层，保护层采用浓度为12%的PVA水溶液与纳滤膜层反应并置于真空干燥箱中干燥，制得纳滤膜。
进一步，前述的分散式污水处理净化装置，负载型净化催化剂以重量百分比计包括如下组分：当纳米二氧化锰为27%时，硝酸银为1.08%，硝酸镧为2.15%时，其余为具有微孔结构的复合吸附材料，纳米二氧化锰粒径为40nm，复合吸附材料的比表面积为333m2/g，平均孔径为95nm，孔容为0.95ml/g;
负载型净化催化剂的制备包括如下步骤：
按组分要求称取各组分并混合制得复合吸附材料，其中硅藻土：33%，海泡石：27%，分子筛：32%，硅胶：3%，膨润土：5%，各组分之和等于100%;并将复合吸附材料制作成27目的颗粒状，在100℃下干燥1.5小时，然后自然状况下冷却备用;
配制可溶性高锰酸盐、可溶性过渡元素盐及可溶性稀土元素盐的混合溶液，向其中加入复合吸附材料，摇匀后静置，直至溶液中的紫色褪去，过滤出复合吸附材料，室温下自然干燥至颗粒不互相粘连，随后在100℃下干燥1小时备用;
配制硫酸锰溶液，其中硫酸锰与高锰酸盐溶液中高锰酸根的摩尔比为3:2，将负载有高锰酸盐、硝酸银及硝酸镧的复合吸附材料浸没于硫酸锰溶液中震荡50小时后过滤，于100℃下干燥1小时从而制得负载型室温空气净化非光催化剂;
纳滤膜的制备方法包括以下步骤：
㈠.采用钢丝网制为长方体状，制得支撑层;
㈡.在制得的支撑层表面覆盖多孔载体层;
㈢.在多孔载体层表面覆盖纳滤膜层，该纳滤膜层的制备方法包括以下步骤：
A.在0℃冰水浴中将质量分数为98%的浓硫酸添加至可膨胀石墨原料中，缓慢添加高锰酸钾，搅拌均匀，并将其置于恒温水浴中加热升温至50℃，保持1.3h;
B.于步骤A中所得溶液中缓慢滴加去离子水至反应体系无气泡产生，恒温水浴中升温至95℃，搅拌27分钟，自然冷却后添加质量分数为25%的双氧水溶液至溶液变为亮黄色的悬浊液;
C.将步骤B所得悬浊液过滤得棕黄色胶体，经酸洗及去离子水洗涤至中性，干燥后于超纯水中超声分散并离心操作，上清液置于72℃烘干箱中烘干得氧化石墨烯粉末;
D.步骤C中所得氧化石墨烯粉末置于极性溶剂中超声分散3h，离心后去除上清液，得到氧化石墨烯溶液;
E.以高分子超滤膜为基膜，使用基膜过滤氧化石墨烯溶液，在0.43MPa静态压力下不断推动氧化石墨烯溶液使溶剂分子透过超滤膜，得湿润的纳滤膜层;
F.将覆盖湿润的纳滤膜层的产品置于真空干燥箱中干燥，制得最终的纳滤膜层;
㈣.在纳滤膜层外表面涂覆保护层，保护层采用浓度为13%的PVA水溶液与纳滤膜层反应并置于真空干燥箱中干燥，制得纳滤膜。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明采用纳米二氧化锰为催化剂，能够催化降解污水中的有机成分，具有微孔结构的吸附材料，能够吸附各种异臭味和有害物质，与传统技术相比，有效率高、能耗小、无二次污染、无需光照等特点;过渡元素及稀土改性纳米MnO2负载复合吸附材料对污水中的有机污染物具有较好的降解活性;因为其造价低廉，降解彻底无二次污染，且方便回收利用，具有良好的应用前景。