[发明专利]一种污水处理剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种污水处理剂，特别地涉及一种包含改性纳米Fe₃O₄颗粒、助剂、添加剂的污水处理剂，还涉及所述处理剂在含重金属离子、酚类污染物或含砷废水处理中的应用，属于环境保护与治理领域。 

背景技术

随着我国人民生活水平的日益提高，以及城市化进程的迅猛加快，各种废水如工业废水和生活污水产生量的增长速度惊人，数量巨大。据不完全统计，我国每年产生的高重金属含量工业废水便达数亿吨，这些工业废水中的有机物污染物和重金属，如酚类、染料、镉、铬、汞等常含有剧毒，因此，使得所处区域的水体环境严重污染，对局部环境造成了破坏与威胁。 

生活污水虽然重金属含量小，但当其排放到河流、湖泊中时，常会使得藻类滋生、水体富营养化、发臭，并严重污染了水源，这都严重威胁着城市居民的生活质量和健康，限制了城市自身的绿色发展。 

由于水资源安全是人类所面临的最富挑战性的课题之一，人们对此进行了大量研究，并研发出了多种水处理方法，传统的水处理方法包括生物化学法，如酶法、化学氧化法、沉淀法、吸附过滤法等，其中已证实生物化学法和吸附过滤法是行之有效的水处理方法。 

一般来说，用于吸附除去水中污染物的理想材料应具有以下优点：1) 价格低廉；2) 较高的机械强度；3) 对污染物具有较高的吸附容量和快速吸附能力。 

经过研究，最近数年来，人们发现纳米材料可以满足上述需求。 

CN01110733.2公开了使用纳米材料炭黑诱发微生物降解废水中不能被降解或难降解的有机污染物的方法。 

除纳米炭黑材料外，磁性纳米颗粒特别是磁性纳米金属氧化物材料特别地引起了人们的广泛关注。 

CN200810103222.0公开了使用磁性纳米材料氧化物来清除污水中苯酚的水处理方法。但缺点在于裸露的纳米材料的耐酸碱性能较差，容易聚集，从而难以形成稳定的分散体系。 

而经过研究发现，多种生物酶能够螯合重金属且具有良好的催化性能，能够促进有机物的氧化或还原。例如漆酶可以催化空气中的氧气，直接氧化分解氯酚、硫酚、双酚A、芳香胺等多种有机污染物或有害物质，由于其具有相当广泛的底物专一性和较好的稳定性，漆酶在造纸工业、废水处理、生物漂白、芳香胺化合物转化、生物传感器等领域具有重要的使用价值和研究价值。 

虽然生物酶通常具有无害、稳定、高效的优点，但其对pH、温度、溶剂等要求较高，且不易储存，这极大地限制了其在废水处理中的广泛应用。 

基于上述理由，研发新型的高效污水处理剂，是目前水处理领域的研究重点与难点，也是本发明得以实现的出发点和动力所在。 

发明内容

有鉴于此，针对现有技术中普遍存在的缺陷以及考虑到纳米材料在水处理领域中的显著优势，本发明人进行了大量的深入研究，在付出创造性劳动后，从而完成了本发明。 

具体而言，本发明涉及一种污水处理剂、其制备方法和用途。 

第一方面，本发明提供了一种污水处理剂，所述处理剂具有吸附量大、吸附迅速、无二次污染、重复使用等诸多优点。 

具体而言，本发明所述污水处理剂包含以下组分： 

(1) 被SiO₂或TiO₂包覆的纳米Fe₃O₄颗粒，其表面固定有生物酶，所述生物酶选自过氧化氢酶、蛋白酶、植酸酶或漆酶中的任意一种或多种；

(2) 助剂，其为金属纳米颗粒，选自纳米铜颗粒、纳米银颗粒或纳米铂颗粒中的任意一种或多种

(3) 添加剂，其由碳酸钙和碳酸镁组成；

上述一种组分的质量比为80-100:3-10:2-5。

在本发明的所述污水处理剂中，所述“被SiO₂或TiO₂包覆的纳米Fe₃O₄颗粒”(以下简称为“包覆纳米Fe₃O₄颗粒”)中作为基核的纳米Fe₃O₄颗粒(以下简称为“基核纳米Fe₃O₄颗粒”)本身粒度为纳米级，通常为5-50 nm，该范围包括了其中的任何具体点值，如5 nm、10 nm、15 nm、20 nm、25 nm、30 nm、35 nm、40 nm、45 nm或50nm。 

在本发明的所述污水处理剂中，所述生物酶优选为漆酶。