公布日：2024.12.27
申请日：2024.10.18
分类号：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
本发明公开了一种喷水织机废水处理中水回用方法，属于废水处理领域。具体包括如下步骤：S1：将Fe3O4/Cu/AC催化剂、絮凝剂和助凝剂加入喷水织机废水中；再将H2O2加入喷水织机废水中，在可见光照射下搅拌反应3～5h，调整废水pH至中性，持续搅拌，将产生的絮团和废水分离；絮团中的磁性载体经磁分离回收处理后循环使用。S2：将S1处理后的废水经过滤后进行钠离子交换；处理后通往喷水织机使用。经过对喷水织机废水的监测，发现可以有效降低喷水织机废水中的COD和SS，所制备的催化剂具有可循环性，降低了药剂的使用成本，提高了喷水织机废水的利用率，在废水处理领域具有良好的应用前景。
权利要求书
1.一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将Fe3O4/Cu/AC催化剂、絮凝剂和助凝剂加入喷水织机废水中；再将H2O2加入喷水织机废水中，在可见光照射下搅拌反应3～5h，调整废水pH至中性，持续搅拌，将产生的絮团和废水分离；絮团中的磁性载体经磁分离回收处理后循环使用；S2：将S1处理后的废水经过滤后进行钠离子交换；处理后通往喷水织机使用。
2.根据权利要求1所述的一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，所述H2O2浓度为25～35％；所述废水COD为300～400mg/L，SS为100～150mg/L。
3.根据权利要求1所述的一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，所述絮凝剂为聚合硫酸铁和聚合硫酸铝中的一种；所述助凝剂为阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，所述催化剂、H2O2、絮凝剂、助凝剂和废水的用量比为100～150mg：80～100mL：100～150mg：30～50mg：1L。
5.根据权利要求1所述的一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，所述钠离子交换工序里再生液的浓度为5～6％，再生后的盐液及清洗水与废水进行分流处理。
6.根据权利要求1所述的一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，所述催化剂通过如下步骤制备：将AC、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和CuCl2·2H2O溶于去离子水中，持续搅拌1～2h，然后逐滴加入浓度为5mol/LNaOH溶液，滴速恒定，之后调节pH至10.0～11.0，继续搅拌2～3h，封口静置10～12h后抽滤，在105～110℃下烘干，得到Fe3O4/Cu/AC前驱体；将Fe3O4/Cu/AC在氮气保护下，以10～11℃/min的升温速率升温至500～520℃，恒温煅烧2～2.5h，冷却清洗，在55～60℃下干燥10～12h，得到Fe3O4/Cu/AC催化剂。
7.根据权利要求6所述的一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，所述AC的粒径为180～220目；所述逐滴加入浓度为5mol/LNaOH溶液的滴速为10～12mL/min。
8.根据权利要求6所述的一种喷水织机废水处理中水回用方法，其特征在于，所述AC、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、CuCl2·2H2O、NaOH溶液的用量比为6～7g：3.5～4g：1.3～1.8g：3.5～4.5g：55～60mL。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喷水织机废水处理中水回用方法，解决了喷水织机废水利用率低的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种喷水织机废水处理中水回用方法，包括如下步骤：
S1：将Fe3O4/Cu/AC催化剂、絮凝剂和助凝剂加入喷水织机废水中；再将H2O2加入喷水织机废水中，在可见光照射下搅拌反应3～5h，调整废水pH至中性，持续搅拌，将产生的絮团和废水分离；絮团中的磁性载体经磁分离回收处理后循环使用。
S2：将S1处理后的废水经过滤后进行钠离子交换；处理后通往喷水织机使用。
进一步的，所述H2O2浓度为25～35％；所述废水COD为300～400mg/L，SS为100～150mg/L。
进一步的，所述絮凝剂为聚合硫酸铁和聚合硫酸铝中的一种；所述助凝剂为阳离子聚丙烯酰胺和阴离子聚丙烯酰胺中的一种。
进一步的，所述催化剂、H2O2、絮凝剂、助凝剂和废水的用量比为100～150mg：80～100mL：100～150mg：30～50mg：1L。
进一步的，所述钠离子交换工序里再生液的浓度为5～6％，再生后的盐液及清洗水与废水进行分流处理。
进一步的，所述催化剂通过如下步骤制备：
将活性炭(AC)、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O和CuCl2·2H2O溶于去离子水中，持续搅拌1～2h，然后逐滴加入浓度为5mol/LNaOH溶液，滴速恒定，之后调节pH至10.0～11.0，继续搅拌2～3h，封口静置10～12h后抽滤，在105～110℃下烘干，得到Fe3O4/Cu/AC前驱体；
将Fe3O4/Cu/AC在氮气保护下，以10～11℃/min的升温速率升温至500～520℃，恒温煅烧2～2.5h，冷却清洗，在55～60℃下干燥10～12h，得到Fe3O4/Cu/AC催化剂。
进一步的，所述活性炭的粒径为180～220目；所述逐滴加入浓度为5mol/LNaOH溶液的滴速为10～12mL/min。
进一步的，所述活性炭、FeCl3·6H2O、FeCl2·4H2O、CuCl2·2H2O、NaOH溶液的用量比为6～7g：3.5～4g：1.3～1.8g：3.5～4.5g：55～60mL。
根据Fe3+/Fe2+、Cu2+/Cu和Cu2+/Cu+的标准氧化还原电位，如(1)～(3)所示，Fe3+更有利于被Cu或Cu+还原，Fe2+可以通过简单的金属置换反应由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)
由于有可见光(hv)照射的缘故，Fe3O4/Cu/AC催化剂吸收可见光，并由于Fe3+光还原为Fe2+和Cu2+光还原为Cu+而产生更多的·OH，如(6)和(7)所示：
≡Fe3++OH-+hv→≡Fe2++·OH(6)
≡Cu2++OH-+hv→≡Cu++·OH(7)
本发明的有益效果：
(1)本发明采用的Fe3O4/Cu/AC催化剂能发生芬顿/类芬顿反应，其表面结合的Fe2+能引发H2O2分解生成·OH，H2O2再将表面结合的Fe3+还原为Fe2+生成·OOH，生成的Fe2+可能进一步与H2O2反应生成·OH。H2O2自分解释放出的活性·OH可将表面结合态Cu氧化为Cu+，与Fe2+类似，Cu+也能催化H2O2分解生成·OH和Cu2+，产生的Cu2+与H2O2反应生成·OOH和Cu+。
不仅如此，Cu或Cu+还能促进Fe3+还原为Fe2+，起到协同的作用，可见光(hv)照射能将Fe3+光还原为Fe2+和Cu2+光还原为Cu+从而产生更多·OH，将有机物氧化为CO2，H2O和其他副产物。
(2)本发明采用的Fe3O4/Cu/AC催化剂为非均相催化剂，拓宽可反应pH范围，在加入絮凝剂后无须调整芬顿反应pH即可反应，减轻了传统均相催化剂所需的酸性条件对于设备的腐蚀，节约调节pH所需的药剂用量，简化了废水处理步骤。
(3)本发明采用的Fe3O4/Cu/AC催化剂，其中AC具有良好的吸附能力，与Fe3O4结合使材料具备磁性，解决了AC使用后不易分离回收利用的缺点，使催化剂易于回收循环使用；同时催化剂的加入使水中的悬浮颗粒增加，胶体的碰撞次数增多，形成絮体的机会加大；催化剂吸附了一部分絮凝物，减少了絮凝剂用量，减小了废水的导电率，降低了处理的成本。
（发明人：高毛林;贺振洲;陆云;刘向东）