[发明专利]一种催化氧化处理邻甲酚废水的方法及催化剂制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种工业含酚废水的处理方法，特别涉及催化氧化处理方法及其催化剂的制备方法。具体地说是一种催化氧化处理邻甲酚废水的方法。

二、背景技术

随着农药科技发展速度的不断提高，世界上的农药品种也越来越多，至今已有1500多个商品农药在市上流通，通常的也有三四百种。

在农药的生产过程中含酚废水的处理一直是较头痛的问题，其中主要的含酚物是含有酚基的化合物，如苯酚、甲酚、二甲酚和硝基甲酚等。酚基化合物是一种原生质毒物，可使蛋白质凝固，对人类、水生生物及农作物都有极大的危害。水中酚的浓度达到0.1～0.2mg/L时，鱼肉即有异味，不能食用；浓度达到1mg/L时，会影响鱼类产卵，含酚5～10mg/L，鱼类就会大量死亡。饮用水中含酚能影响人体健康，即使水中含酚浓度只有0.002mg/L，用氯消毒也会产生氯酚恶臭。

通常称浓度1000mg/L以上的含酚废水为高浓度含酚废水，由于废水中含有大量的其他有机物，盐类等并难以分离，所以不能循环使用，也难以回收酚。

农药行业含酚废水的处理主要是采用生化法和物理吸附法，生化法对高浓度的含酚废水处理效果不好，仍会造成污染。所以高浓度含酚废水不能直接进行生物处理。物理吸附法主要采用活性炭吸附，其对含酚废水有较好的除去，但只是将酚有机物浓缩后燃烧处理，没有将其彻底进行无害化处理，易造成二次污染。而且活性炭再生困难，处理费用高。

三、发明内容

本发明针对高浓度含酚废水不能直接进行生化处理的缺陷，旨在提供一种预处理方法以降低废水中酚的浓度，所要解决的技术问题是遴选预处理的工艺方法。

本发明预处理的对象是高浓度邻甲基苯酚(邻甲酚)废水，即废水中邻甲酚浓度≥1000ppm(≥1000mg/L)，选择催化氧化的处理方法将邻甲酚的浓度降至生化处理允许的范围之内。也就是本处理方法是高浓度邻甲酚废水在生化处理之前的一个预处理方法。

所述的催化氧化是一种非均相催化氧化，即高浓度邻甲酚废水用催化剂纳米四氧化三铁(Fe₃O₄)和氧化剂过氧化氢(H₂O₂)在聚乙二醇(PEG)存在条件下于40～80℃处理4～6小时，以废水的重量计，添加0.2～0.7％的Fe₃O₄和5～15％的H₂O₂，PEG的添加量为Fe₃O₄重量的0.5～1.0％，试验表明，PEG3000～6000均可使用。鉴于H₂O₂对热不稳定，所以应分批、次加入。

预处理后废水中95％以上的邻甲酚被去除，分离后可直接进行生化处理，催化剂可循环使用。邻甲酚的分析测定按国标GB7491-1987规定的方法进行。

催化剂纳米Fe₃O₄的制备方法以硫酸亚铁(FeSO₄)为原料，包括溶解、氧化、分离、洗涤和干燥，所述的溶解是将FeSO₄逐步溶于蒸馏水中形成溶液，所述的氧化是FeSO₄溶液在(氮气)N₂保护下升温至50～70℃，搅拌下缓缓滴加H₂O₂至反应液呈红棕色停止滴加，然后再缓缓滴加氢氧化钠(NaOH)溶液至反应液pH≥12，此时反应液呈黑色，继续升温至160～180℃搅拌反应10～12小时，冷却，固液分离，依次用蒸馏水和无水乙醇洗涤固相，最后真空干燥，得到黑色纳米Fe₃O₄。

本预处理方法的工艺过程容易实现，易于操作。直接处理废水，无需调节被处理废水的pH值；操作条件安全、常压、40～80℃、过氧化氢浓度：15～20％，反应温和无危险。邻甲酚的去除率高(模拟废水去除率为99.61％、实际废水去除率为95.96％)。

催化剂的组成元素仅为：铁、氧，不加其它成份，原料价格低廉且制备简单；催化剂的比表面积大(～35m²/g.)、催化活性高；催化剂的用量小，是固态过滤回收容易而且可保持催化活性能循环使用，不会产生催化剂的二次污染。

四、附图说明

图1、图2、图3依次是催化剂纳米Fe₃O₄的透射电镜图(TEM)、X衍射图(XRD)和红外光谱图。