一种高效芬顿反应催化剂及其制备方法与应用[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 106914269 A (43)申请公布日 2017.07.04

(21)申请号 201511008653.5(22)申请日 2015.12.28

(71)申请人南京源泉环保科技股份有限公司

地址210037 江苏省南京市中央北路73号(72)发明人刘航 蔡大牛 李瑞鹏

(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任

公司 32218

代理人徐冬涛 邢贤冬(51)Int.Cl.

B01J 27/25(2006.01)C02F 1/72(2006.01)C02F 103/16(2006.01)C02F 101/20(2006.01)

权利要求书1页 说明书3页

(54)发明名称

一种高效芬顿反应催化剂及其制备方法与应用(57)摘要

本发明公开了一种芬顿反应催化剂，它以硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴为原料组分，将硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴溶于去离子水中，再将金属盐水溶液的pH值调节至3～4；其中，所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的摩尔比1：0.5：1～1：6：1；所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的总量与去离子水的用量比为0.8～1.5mol：1L。本发明还公开了芬顿反应催化剂在处理含络合有机物电镀废水中的应用。本发明芬顿反应催化剂为含有亚铁、铜和钴的复合催化剂，制备工艺简单，能够有效破除络合态有机物，络合重金属去除率可以达到99％以上，不仅可以使出水镍达标，还可使COD去除率达到85％以上，显著降低出水的COD值。 C N 1 0 6 9 1 4 2 6 9 ACN 106914269 A

权　利　要　求　书

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1.一种芬顿反应催化剂，其特征在于它以硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴为原料组分，将硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴溶于去离子水中，再将金属盐水溶液的pH值调节至3～4；其中，所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的摩尔比1：0.5：1～1：6：1；所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的总量与去离子水的用量比为0.8～1.5mol：1L。

2.根据权利要求1所述的芬顿反应催化剂，其特征在于所述的芬顿反应催化剂是由以下制备方法制得的：硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴按照摩尔比1：0.5：1～1：6：1溶于去离子水中配制成总物质的量浓度为0.8～1.5mol/L的金属盐水溶液，调节金属盐水溶液的pH值至3～4使催化剂中的金属离子在弱酸性环境下较稳定，制得芬顿反应催化剂。

3.根据权利要求1或2所述的芬顿反应催化剂，其特征在于所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的摩尔比1：2～3：1。

4.权利要求1所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于它包括：硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴按照摩尔比1：0.5：1～1：6：1溶于去离子水中配制成总物质的量浓度为0.8～

调节金属盐水溶液的pH值至3～4，制得芬顿反应催化剂。1.5mol/L的金属盐水溶液，

5.根据权利要求1所述的芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的摩尔比1：2～3：1。

6.权利要求1所述的芬顿反应催化剂在处理含络合有机物电镀废水中的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于所述的含络合有机物电镀废水为碱性锌镍合金废水、化学镀镍废水、化学镀铜废水。

8.权利要求1所述的芬顿反应催化剂处理含络合有机物电镀废水中的方法，其特征在于包括：调节含络合有机物电镀废水的pH值至3～4，在温度25～30℃下，往调节pH后的废水中加入质量浓度为30％的双氧水和芬顿反应催化剂，搅拌均匀，反应1～3小时。

9.根据权利要求8所述的芬顿反应催化剂处理含络合有机物电镀废水中的方法，其特征在于所述的双氧水的用量为含络合有机物电镀废水质量的2.5～3％，所述的芬顿反应催化剂的用量为含络合有机物电镀废水质量的1～2％。

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一种高效芬顿反应催化剂及其制备方法与应用

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技术领域

[0001]本发明属于工业废水尤其是电镀废水处理技术领域，具体涉及一种高效芬顿反应催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

[0002]以芬顿氧化为代表的高级氧化技术，自发现以来已在污染水体的治理方面发挥了巨大的作用。芬顿氧化的本质是利用芬顿试剂产生的具有超强氧化能力的羟基自由基(·OH)破坏污染物的分子结构，从而消除污染。因此如何最大限度的增加·OH的生成及氧化效率，是科研工作者长期追求的目标。[0003]近年来，随着我国工业水平的发展，大量稳定性极强的新型有机添加剂的使用极大的增加了相关废水的处理难度，尤其是在电镀领域，新型的有机添加剂不仅本身难以降解还会同游离态的重金属离子络合，引起废水的COD和重金属离子严重超标，传统的生化处理方法已经很难满足该类废水的处理要求，而以Fe2+为催化剂的普通芬顿氧化反应，实践证明在处理该类废水时其效果也不尽如人意。究其原因，反应过程中·OH的生成及氧化效率受到了严重的抑制。

发明内容

[0004]为了实践科研工作者的追求目标以克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种高效芬顿反应催化剂及其制备方法与应用，本发明所述的芬顿反应催化剂具有制备工艺简单、催化效率高的特点，在处理含络合有机物电镀废水方面表现优异。[0005]为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：[0006]一种高效芬顿反应催化剂，它以硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴为原料组分，将硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴溶于去离子水中，再将金属盐水溶液的pH值调节至3～4；其中，所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的摩尔比1：0.5：1～1：6：1；所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的总量与去离子水的用量比为0.8～1.5mol：1L。[0007]本发明所述的高效芬顿反应催化剂，是由以下制备方法制得的：硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴按照摩尔比1：0.5：1～1：6：1溶于去离子水中配制成总物质的量浓度为0.8～1.5mol/L的金属盐水溶液，调节金属盐水溶液的pH值至3～4使催化剂中的金属离子在弱酸性环境下较稳定，制得芬顿反应催化剂。[0008]优选的，所述的硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴的摩尔比1：2～3：1。[0009]优选的，采用质量分数10％的硫酸调节金属盐水溶液的pH值至3～4。[0010]本发明所述的高效芬顿反应催化剂的制备方法，包括：硫酸亚铁、硫酸铜和硝酸钴按照摩尔比1：0.5：1～1：6：1溶于去离子水中配制成总物质的量浓度为0.8～1.5mol/L的金属盐水溶液，调节金属盐水溶液的pH值至3～4，制得芬顿反应催化剂。

[0011]本发明所述的高效芬顿反应催化剂在处理含络合有机物电镀废水中的应用。所述的含络合有机物电镀废水为碱性锌镍合金废水、化学镀镍废水、化学镀铜废水，含有大量的

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有机酸、有机胺和有机添加剂。

[0012]采用本发明所述的高效芬顿反应催化剂处理含络合有机物电镀废水中的方法，包括：调节含络合有机物电镀废水的pH值至3～4，在温度25～30℃下，往调节pH后的废水中加入质量浓度为30％的双氧水和芬顿反应催化剂，搅拌均匀，反应1～3小时；其中，双氧水的用量为含络合有机物电镀废水质量的2.5～3％，芬顿反应催化剂的用量为含络合有机物电镀废水质量的1～2％。

[0013]本发明的有益效果：

[0014]本发明芬顿反应催化剂为含有亚铁、铜和钴的复合催化剂，具有制备工艺简单、催化效率高的特点，相较于传统的亚铁催化剂在处理含络合有机物电镀废水方面表现出了出色的活性，能够有效破除络合态有机物，络合重金属去除率可以达到99％以上，不仅可以使出水镍达标，还可使COD去除率达到85％以上，显著降低出水的COD值，使出水无需针对COD再增加新的处理工艺。

具体实施方式

[0015]下面通过具体实施方式对本发明的技术方案做进一步说明。[0016]实施例1

[0017]一种芬顿反应催化剂，是由以下制备方法制得的：分别称取0.24mol硫酸亚铁、0.72mol硫酸铜和0.24mol硝酸钴，溶于1L去离子水中，再加入10％的硫酸调节将金属盐水溶液的pH值至3～4，制得芬顿反应催化剂。[0018]待处理废水是碱性锌镍合金废水，处理前COD含量为2320mg/L、Ni含量为20mg/L、Zn含量为28mg/L。

[0019]采用上述制得的芬顿反应催化剂处理废水，调节待处理废水的pH值至3～4，常温下加入2.5％的质量浓度为30％的双氧水和1.5％的上述芬顿反应催化剂，搅拌均匀，反应1小时后测得COD含量为346mg/L、Ni为0.18mg/L、Zn为0.06mg/L。[0020]对比例1

[0021]待处理废水是碱性锌镍合金废水，处理前COD含量为2320mg/L、Ni为20mg/L、Zn为28mg/L，调节待处理废水的pH值至3～4，常温下加入2.5％的质量浓度为30％的双氧水和1.5％的浓度为1.2mol/L的硫酸亚铁溶液，搅拌均匀，反应1小时后测得COD含量为1035mg/L、Ni为10.5mg/L、Zn为4.1mg/L。[0022]对比例2

[0023]待处理废水是碱性锌镍合金废水，处理前COD含量为2320mg/L、Ni为20mg/L、Zn为28mg/L，调节待处理废水的pH值至3～4，常温下加入2.5％的质量浓度为30％的氧水和1.5％的总浓度为1.2mol/L的硫酸亚铁和硫酸铜溶液(硫酸亚铁与硫酸铜的摩尔比为1：5)，搅拌均匀，反应1小时后测得COD含量为610mg/L、Ni为2.7mg/L、Zn为0.9mg/L。[0024]实施例2

[0025]一种芬顿反应催化剂，是由以下制备方法制得的：分别称取0.2mol硫酸亚铁、0.4mol硫酸铜和0.2mol硝酸钴溶于1L去离子水中，加入10％的硫酸调节金属盐水溶液的pH值至3～4，制得芬顿反应催化剂。

[0026]待处理废水是化学镍漂洗水，处理前COD含量为1600mg/L、Ni为105mg/L。

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说　明　书

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采用上述制得的芬顿反应催化剂处理废水，调节待处理废水的pH值至3～4，常温

下加入2.5％的质量浓度为30％的双氧水和1.9％的上述芬顿反应催化剂，搅拌均匀，反应1小时后测得COD含量为206mg/L、Ni为0.03mg/L。[0028]实施例3

[0029]一种芬顿反应催化剂，是由以下制备方法制得的：分别称取0.3mol硫酸亚铁、0.81mol硫酸铜和0.3mol硝酸钴溶于1L去离子水中，加入10％的硫酸调节金属盐水溶液的pH值至3～4，制得芬顿反应催化剂。

[0030]待处理废水是碱性锌镍合金废水，处理前COD含量为2680mg/L、Ni含量为27mg/L、Zn含量为34mg/L。

[0031]采用上述制得的芬顿反应催化剂处理废水，调节待处理废水的pH值至3～4，常温下加入2.6％的质量浓度为30％的双氧水和1.2％的上述芬顿反应催化剂，搅拌均匀，反应1小时后测得COD含量为273mg/L、Ni为0.06mg/L、Zn为0.01mg/L。[0032]对比例3

[0033]待处理废水是碱性锌镍合金废水，处理前COD含量为2680mg/L、Ni含量为27mg/L、Zn含量为34mg/L。调节待处理废水的pH值至3～4，常温下加入2.6％的质量浓度为30％的双氧水和1.2％的浓度为1.41mol/L的硫酸亚铁溶液，搅拌均匀，反应1小时后测得COD含量为1340mg/L、Ni为13.2mg/L、Zn为3.6mg/L。

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