[发明专利]一种制浆造纸废水深度处理专用复合仿酶及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种废水深度处理专用复合仿酶及其制备方法与应用，尤其是一种有效针对经过二级生化处理后的制浆造纸废水深度处理专用复合仿酶。

背景技术

经过二级生化处理的制浆造纸废水，其残余主要污染物为木质素及其生化衍生物，将制浆造纸废水中的溶解性木质素类物质有效去除是实现制浆造纸废水深度处理的关键。目前，制浆造纸废水深度处理技术主要有絮凝气浮或沉淀技术、高级氧化技术、吸附过滤技术、膜过滤技术、生态处理技术等。目前应用较多的制浆造纸废水深度处理工艺为Fenton氧化工艺。Fenton氧化工艺是通过亚铁离子在较低的pH条件下分解过氧化氢为OH·，具有较强氧化能力的OH·将废水中的有机污染物彻底氧化为CO₂，从而实现废水的净化，反应的本质是将污染物从液相转移到气相。Fenton氧化工艺的特点为反应过程控制的pH较低、反应过程的ORP较高（505~520mV）、过氧化氢耗量大、回调碱度需要的碱量高等，同时，由于反应体系具有较高的氧化电位，出水带有明显的浅黄色。该方法同样需要添加大量化学试剂，处理成本高昂。CN102398933A（CN201010280206.6）公开了一种制革废水处理剂，由氢氧化钙、聚丙烯酰胺、硫酸亚铁、明矾组成。

仿酶是从天然酶中挑选出起主导作用的一些因素，如：活性中心结构、疏水微环境、与底物的多种非共价键相互作用及其协同效应等，用以设计合成既能表现酶的优异性能，又比酶简单、稳定的非蛋白质分子或分子集合体，模拟天然酶对底物的识别、结合和催化作用。仿酶的研究是现代仿生学和绿色化学的研究热点之一。

在制浆造纸领域研究较多的仿酶中，大多数是在分子结构上模拟LiP、MnP或Lac等天然过氧化氢酶的过渡金属元素的有机配合物，这些仿酶的配位体主要有卟啉、酞菁、希夫碱、胺等，中心离子一般包括铁、铜、铝、钴等过渡元素。因为卟啉、酞菁等配位体的高价格，铜、钴、锰等中心离子为重金属离子，价格高昂且存在二次污染等因素，铁系复合仿酶在制浆造纸废水深度处理方面较有优势。

目前，在制浆造纸领域研究较多的铁系仿酶主要有：铁卟啉、硫酸亚铁、三氯化铁、Fe-EDTA、Fe-salen及血红素等。以上铁系仿酶体系，有的存在催化效率低、专一性差（硫酸亚铁、三氯化铁）；有的存在配体价格较贵、合成困难（Fe-EDTA、Fe-salen、铁卟啉、血红素）等问题。因此，以上单体仿酶在制浆造纸废水深度处理中大规模应用仍有一定局限性。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明提供一种成本低廉、催化效率高的制浆造纸废水深度处理专用复合仿酶及其制备方法，本发明制备工艺简单。本发明还提供该复合仿酶的应用。

本发明技术方案如下：

一种制浆造纸废水深度处理专用复合仿酶，该专用复合仿酶是按以下方法制得的：

将七水合硫酸亚铁溶解于蒸馏水中，配成七水合硫酸亚铁质量浓度为10~25%的溶液，然后控制溶液温度在20~35℃，在搅拌条件下向溶液中投加乙二胺四乙酸四钠，所述乙二胺四乙酸四钠与七水合硫酸亚铁的摩尔比为1：10~25，优选乙二胺四乙酸四钠与硫酸亚铁按摩尔比1：15~20；投加完毕后搅拌反应25~40min，即得专用复合仿酶。

根据本发明优选的，所述乙二胺四乙酸四钠与硫酸亚铁按摩尔比为1：15~20。

根据本发明优选的，所述七水合硫酸亚铁溶液的质量浓度为15~20%。

根据本发明优选的，所述控制溶液温度在23~25℃。

本发明的专用复合仿酶用于对制浆造纸废水深度处理。

采用本发明的专用复合仿酶对制浆造纸废水深度处理时，向废水中投加1~1.4mmol/L的所述复合仿酶，摩尔数以Fe²⁺离子计。可显著降低处理后水的COD_Cr值及色度。