[发明专利]木质纤维素酯/海藻酸钠复合球形类芬顿催化剂的制备方法及其应用

说明书

本发明提供了木质纤维素酯/海藻酸钠复合球形类芬顿催化剂的制备方法，应用于废水处理领域。该方法先将纤维质固废物干燥、粉碎，得到纤维质固废物粉末，再与酯化剂、铁盐和/或亚铁盐混合均匀，加入机械活化固相反应器中，球磨并进行酯化反应，分离酯化产物和磨球，得到木质纤维素酯混合物后，在搅拌的条件下加入到海藻酸钠溶液中，得到共混液；共混液滴入氯化钙溶液中，交联固化，过滤，得到固化的、负载铁的凝胶球，干燥，即得目标产物。本发明以纤维质固废物等为原料，变废为宝，以废治废，实现纤维质固废物的资源化、高值化利用，所得产物能产生芬顿效应，且为多孔结构，废水处理效果优异，无二次污染，可重复利用率高。

技术领域

本发明属于废水处理领域，涉及木质纤维素改性，具体来说是木质纤维素酯/海藻酸钠复合球形类芬顿催化剂的制备方法及其应用。

背景技术

随着化学工业及其相关产业的高速发展，尤其是化工、农药、医药、造纸、印染、冶金等行业的发展，大量工业废水不达标外排，造成全国三分之一以上的河段受到污染，90％以上的城市水域污染严重，近50％的重点城镇水源地不符合饮用水标准。其中，有机废水的种类和数量日益增多，这些难生物降解的有机污染物在水中存在时间长、迁移范围广、处理难度大，对生态环境和人类健康的危害日益严峻，传统的处理技术难以满足越来越高的环保要求。因此，开发高效、经济的技术用于处理难生物降解、高毒性的有机污染物废水已迫在眉睫。高级氧化技术是一种新型废水处理技术，利用化学反应过程中产生的活性极强的自由基(如·OH、HO₂·等)使有机污染物大分子氧化降解为低毒或无毒的小分子，甚至直接矿化为水和二氧化碳。要达到深度氧化降解的效果，需要高效的氧化催化剂。目前常用的催化剂多含有重金属，容易残留在溶液中，催化剂使用后难以生物降解，造成二次污染，而且对pH值要求高，因此操作复杂、处理成本较高。

目前处理难降解工业有机废水主要是采用芬顿(Fenton)氧化技术，但Fenton氧化体系在使用过程中仍然存在如下不足：

1、芬顿处理劳动强度大：双氧水操作难度大，硫酸亚铁投加必须是固体，且硫酸亚铁含铁20％左右，相对于聚铁的11％含铁，大大增加了污泥处理强度；

2、芬顿处理的成本高，污泥多：双氧水的氧化作用不能充分发挥使药剂成本较高，并且硫酸亚铁的投加带来的量污泥，处理成本高(现在大多数企业所计算的成本往往还不包括污泥增加)，此外还有设备折旧、维修费用等；

3、芬顿处理容易返色：如双氧水与硫酸亚铁的投加量与投加比例控制不好，或三价铁不沉淀容易导致处理后的水溶液呈现出微黄色或黄褐色；

4、芬顿处理腐蚀性大：双氧水具有强氧化性，其氧化性仅次于氟气，可将设备氧化腐蚀，如果防护不好对人体都有一定程度的腐蚀；

5、无法重复利用。

公开号为CN104646062A的中国发明专利申请，申请日2015年02月12日，公开日2015年05月27日，记载了一种竹浆纤维素基集成芬顿催化剂Fe³⁺C₂O₄/R的制备方法，要点是将三价铁与草酸配位形成络合物Fe³⁺C₂O₄/R，再将其负载于由竹子浆板合成的竹浆纤维素基多孔树脂R上，形成集成芬顿催化剂Fe³⁺C₂O₄/R，在可见光下即可加速催化过氧化氢降解印染废水中染料类有机污染物。该发明申请未在实施例中披露其如何进行废水处理以及处理的数据结果，无法得知其效果。

公开号为CN105289527A中国发明专利申请，申请日2015年12月03日，公开日2016年02月03日，记载了一种纤维素酯气凝胶材料的制备方法，以纤维素为原料，以长链脂肪酸酰氯为酯化试剂，对纤维素进行酯化改性制备纤维素酯，纤维素酯溶于一定的溶剂中，再经溶剂再生交换制备得到纤维素酯气凝胶吸附材料。该方法为非固相反应，使用较多溶剂。