[发明专利]微波诱导催化氧化处理络合态重金属废水的方法

说明书

技术领域

本发明属于络合态重金属废水处理技术领域，涉及一种活性炭负载金属催化剂以及微波诱导催化氧化处理络合态重金属废水的方法。

背景技术

电镀、线路板、化工、金属冶炼等行业在生产过程中向环境中排放大量的络合态重金属废水，废水中络合物与重金属结合能力强、化学性质稳定、难以生物降解、可生物富集，环境毒性甚至会因为其持久性而扩大，对环境构成很大的威胁。随着《电镀污染物排放标准》(GB21900-2008)和《清洁生产标准 电镀行业》（HJ/T 314-2006）的实施，对重金属、COD、氨氮提出了更高要求，如何妥善处理络合态重金属废水已成为当前水处理领域的重要课题。

吸附、置换沉淀、离子交换、膜过滤、电絮凝沉淀、内电解被用于处理络合态重金属废水，但由于络合态重金属化学性质非常稳定，上述方法很难有效破坏络合物的结构，即使部分被破络，形成的中间产物也难以发生生物降解，因此，单一方法很难奏效。高级氧化和化学沉淀相结合的方法已成为研究热点，但这种方法不能充分矿化有机物、H₂O₂ 利用率低、污泥量大、操作复杂且随着pH值的改变重金属离子可能从污泥中再次析出，造成二次污染。

微波（microwave，MW）因具有快速高效加热、热源与介质不直接接触、选择性加热、易于控制、无废物生成等优点被用于与Fenton氧化法（Fe²⁺+H₂O₂）结合，实现污染物的降解和矿化，但其对微波的吸收能力有限。活性炭还是一种电阻型吸波材料，干燥后的活性炭在微波辐照下能快速吸波升温，将微波能转变为热能，20 s时温度即可达到1000℃以上，正是利用活性炭这一特性，目前大多研究采用活性炭或改性活性炭作为微波诱导氧化工艺的“敏化剂”，利用活性炭表面点位与微波能的强烈相互作用，将微波能转变为热能，选择性地升高某些表面点位的温度，从而氧化处理废水中的难降解有机污染物（201010000856.0，201210570441.6）。但这种方法处理有机废水时需要不断投加Fe²⁺作为催化剂，以补充随废水不断流失的Fe²⁺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种活性炭负载金属催化剂以及用该催化剂微波诱导催化氧化处理络合态重金属废水的方法，本发明催化剂集污染物吸附、微波吸收与催化氧化功能于一体，用本发明催化剂及方法能极大提高破络效率和有机物的降解效率，破络后的重金属离子通过化学沉降的去除效率也显著提高，处理时间大大缩短，操作简单，能够连续规模处理，易于工业化生产，无二次污染，适用于电镀、线路板、化工、金属冶炼等行业络合态重金属废水的处理。

本发明提供的技术方案是：一种活性炭负载金属催化剂，其制备方法包括以下步骤：

（1）活性炭净化：采用0.5-2 mol/L硝酸或硫酸浸泡20-50目的活性炭12-24h，再用蒸馏水反复冲洗至中性，烘干备用；

（2）铁锰负载：将步骤（1）的活性炭与含铁锰混合溶液按质量体积比1g∶10-15mL进行混合，置于振荡器上在室温下密闭振荡20-24h， 再于105℃条件下干燥24-48h；

（3）微波辅助烧结：将步骤（2）中载有铁、锰的活性炭装入石英玻璃管，在氮气保护下于300-500W微波炉内煅烧10-15min，即得所述的活性炭负载金属催化剂。

所述的活性炭负载金属催化剂，优选地，步骤（2）含铁锰混合溶液中Fe²⁺为FeSO₄或/和Fe(NO₃)₂、Mn²⁺为Mn(NO₃)₂，其中Fe²⁺为0.1-0.3 mol/L，更优选为0.2mol/L ，Mn²⁺为0.1-0.3 mol/L，更优选为0.2mol/L。

所述的活性炭负载金属催化剂，优选地，步骤（2）中，活性炭与含铁锰混合溶液的质量体积比为1g∶10mL。

同时，本发明还提供一种微波诱导催化氧化处理络合态重金属废水的方法，该方法利用所述的活性炭负载金属催化剂处理络合态重金属废水。

进一步地，所述的方法包括以下步骤：