申请日2012.12.25
公开(公告)日2013.04.03
IPC分类号B01J23/745; C02F1/30
摘要
本发明涉及一种铁酸盐类微波催化剂，在微波辐照下，催化氧化降解废水的方法。本发明的技术方案是以铁酸盐为催化剂，或者在活性炭上负载一种或多种金属氧化物为铁酸盐，然后将这种催化剂放入有机废水中，采用微波辐照，从而降解有机废水，本发明的方法还可以通过固载微波催化剂，对废水进行连续处理。本发明具有以下优点：操作简单易行，投资和运行成本低，占地面积少，降解彻底，可降解有机废水的浓度范围广，无二次污染，适用于印染、造纸、化工、制药等行业中有机废水的处理。
权利要求书
1.一种采用铁酸盐类微波催化剂降解有机废水的方法，其特征在于 将铁酸盐类微波催化剂与有机废水混合，采用微波对有机废水进行辐 照，所述的铁酸盐类微波催化剂为铁酸盐或者负载有金属或者金属氧 化物的铁酸盐。
2.如权利要求1所述的铁酸盐类微波催化机降解有机废水的方法， 其特征在于所述的微波催化剂为MgFe2O4或MgFe2O4-Fe2O3中的一种 或两种。
3.如权利要求2所述的铁酸盐类微波催化机降解有机废水的方法， 其特征在于所述的铁酸镁采用共沉淀-晶化法制备，并在一定温度下 煅烧。
4.如权利要求3所述的铁酸盐类微波催化机降解有机废水的方法， 其特征在于所述的铁酸镁采用如下方法制备：以硝酸铁和硝酸镁为原 料，以氨水或氢氧化钠为沉淀剂，在90-200℃下晶化8-16小时，在 200-1000℃下煅烧0.5-7小时。
5.如权利要求1所述的采用铁酸盐类微波催化剂降解有机废水的方 法，其特征在于所述的金属为钛、铁、钴、镍、铜、镁、钼、铋、钨 中的一种或多种，所述的金属氧化物为金属钛、铁、钴、镍、铜、镁、 钼、铋、钨的氧化物中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的采用铁酸盐类微波催化剂降解有机废水的方 法，其特征在于有机废水为结晶紫废水，结晶紫废水的浓度为 20-500mg/L。
7.如权利要求1所述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方 法，其特征在于有机物与微波催化剂的质量比为1∶2-50。
8.如权利要求1所述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方 法，其特征在于微波辐照的功率为200-800瓦，微波辐照的时间为 1-15分钟。
9.如权利要求1所述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方 法，其特征在于将微波催化剂填充在微波反应管中组成微波催化反应 床层，对废水进行连续处理。
10.如权利要求9所述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方 法，其特征在于微波催化反应床层含有至少两段微波反应管。
说明书
一种采用铁酸盐类微波催化剂降解有机废水的方法
技术领域
本发明涉及一种铁酸盐类微波催化剂以及采用这种铁酸盐类微 波催化剂降解有机废水的方法。
背景技术
随着经济的发展，环境负担也日益沉重，尤其是水体环境。有机 废水色度深、难生化降解、成分复杂。这些有机污染物流入水体中， 水资源受到严重的污染，且对人体有潜在的危险性。从环境和人类健 康两方面考虑，有机废水在排放前，必须经过处理。因此开发一种高 效、经济的废水处理方法迫在眉捷。
目前用于降解有机废水的方法主要有物理吸附法，生物脱色法， 超声降解法，光催化降解法，微波辅助光催化降解法，微波与无机氧 化剂氧化法。生物法，处理时间长，不能完全降解废水中的污染物， 吸附法不能降解污染物，只是将它们的状态进行转移，光催化法降解 只适合低浓度有机废水的处理，且处理时间长。超声降解处理时间长， 降解效率低。微波辅助光催化降解法，其实质是用微波辅助的方式强 化光催化的效果，仍然没有完全脱离光催化，在一定程度上，可缩短 反应时间，但不能处理高浓度有机废水。微波与无机氧化剂氧化法， 对氧化剂的用量很大，且成本高，氧化剂的利用率低。
发明内容
为了克服现有技术中存在的处理时间长，降解效率低，成本高等 问题，本发明提出了一种新的降解有机废水的方法，采用本发明的方 法，能够有效的解决现有技术中存在的问题，且能够连续规模处理， 易于工业化生产。
本发明是采用如下技术方案实现的：
一种采用铁酸盐类微波催化剂降解有机废水的方法，其中将铁酸 盐类微波催化剂与有机废水混合，采用微波对有机废水进行辐照，所 述的铁酸盐类微波催化剂为铁酸盐或者负载有金属或者金属氧化物 的铁酸盐。
上述的铁酸盐类微波催化机降解有机废水的方法，其中所述的微 波催化剂为MgFe2O4或MgFe2O4-Fe2O3中的一种或两种。
上述的铁酸盐类微波催化机降解有机废水的方法，其中所述的铁 酸镁采用共沉淀-晶化法制备，并在一定温度下煅烧。
上述的铁酸盐类微波催化机降解有机废水的方法，其中所述的铁 酸镁采用如下方法制备：以硝酸铁和硝酸镁为原料，以氨水或氢氧化 钠为沉淀剂，在90-200℃下晶化8-16小时，在200-1000℃下煅烧0.5-7 小时。
上述的采用铁酸盐类微波催化剂降解有机废水的方法，其中所述 的金属为钛、铁、钴、镍、铜、镁、钼、铋、钨中的一种或多种，所 述的金属氧化物为金属钛、铁、钴、镍、铜、镁、钼、铋、钨的氧化 物中的一种或多种。
上述的采用铁酸盐类微波催化剂降解有机废水的方法，其中有机 废水为结晶紫废水，结晶紫废水的浓度为20-200mg/L。
上述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方法，其中有机 物与微波催化剂的质量比为1∶2-50。
上述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水 的方法，其中微波 辐照的功率为200-800瓦，微波辐照的时间为1-15分钟。
上述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方法，其中将微 波催化剂填充在微波反应管中组成微波催化反应床层，对废水进行连 续处理。
上述的采用活性炭基微波催化剂降解有机废水的方法，其中微波 催化反应床层含有至少两段微波反应管。
采用本发明的技术方案，能够极大的提高降解效率，且处理时间 大大缩短，操作简单易行，投资和运行成本低，占地面积少，降解彻 底，可降解有机废水的浓度范围广，能够连续规模处理，易于工业化 生产，无二次污染，适用于印染、造纸、化工、制药等行业中有机废 水的处理。
具体实施方式
具体实施方式中采用的分析方法为：利用紫外分光光度计在 270nm处对溶液的吸光度进行测定，由(公式1)可知溶液浓度与吸 光度呈正比，因此可得出溶液浓度，并根据(公式2)计算出溶液降解 率。
A=αCL (1)
其中，A：吸收度α：摩尔吸光系数，L·g-1·cm-1;C：溶液的 浓度，g·L-1;L：吸收层厚度，cm。
其中，C0、Ct分别为结晶紫初始溶液浓度及反应后的浓度，mg·L-1。
微波催化剂的制备：将化学质量比为1∶2的硝酸镁和硝酸铁，溶 入到250mL的水中，滴加氨水或氢氧化钠至pH值10～11，反应2～3 时间后，在130-160℃下晶化14-16h，洗涤数次，60～90℃干燥，在 200-1000℃下煅烧0.5-7h，得MgFe2O4或MgFe2O4-Fe2O3。
实施例1
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为100mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在800W 的功率下反应6min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为99.4%。
实施例2
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为300mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在800W 的功率下反应6min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为99.1%。
实施例3
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为500mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在800W 的功率下反应6min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为96%。
实施例4
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在600W 的功率下反应5min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为98.9%。
实施例5
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在200W 的功率下反应5min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为71.8%。
实施例61
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在800W 的功率下反应5min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为99.3%。
实施例7
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为0.4g/L的催化剂，在600W 的功率下反应5min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为95.5%。
实施例8
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为2g/L的催化剂，在600W 的功率下反应5min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为99.5%。
实施例9
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓 度为500mg/L的结晶紫溶液，称取用量为3g/L的催化剂，在800W 的功率下反应8min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为99.9%。
实施例10
使用微波催化剂为MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100m L的浓 度为500mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在800W 的功率下反应15min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光 光度计测其吸光度，计算得出其降解率为99.3%。
实施例11
使用微波催化剂为MgFe2O4。于反应器中加入100mL的浓度为 200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在800W的微 波功率下反应4min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为94.3%。
实施例12
使用微波催化剂为MgFe2O4。于反应器中加入100mL的浓度为 200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在800W的微 波功率下反应8min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光 度计测其吸光度，计算得出其降解率为98.3%。
对照例1
不使用催化剂，单独微波辐照。于反应器中加入100mL的浓度 为200mg/L的结晶紫溶液，称取用量为0g/L的催化剂，在800W的 微波功率下反应5min后，用紫外可见光光度计测其吸光度，计算得 出其降解率为5.7%。
对照例2
使用催化剂MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓度为200 mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在100℃的水浴下 反应5min后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光度计测其 吸光度，计算得出其降解率为56.8%。
对照例3
使用催化剂MgFe2O4-Fe2O3。于反应器中加入100mL的浓度为200 mg/L的结晶紫溶液，称取用量为1g/L的催化剂，在室温下反应4h 后，离心一定时间，取上清液，用紫外可见光光度计测其吸光度，计 算得出其降解率为28.8%。