芬頓試劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了芬頓試劑及其制備方法，芬頓試劑，它由含鐵無機纖維組成，含鐵無機纖維包括氧化鐵和氧化亞鐵，其中氧化鐵的含量為2％-20％，氧化亞鐵的含量為1％-15％，且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為4％-35％，所述制備方法包括以下步驟，A、選取原材料，所述原材料為含鐵的礦石或含鐵的礦渣或不含鐵的礦石和富鐵礦的組合，然后對原材料進行破碎；B、對步驟A中原材料進行加熱使其高溫熔融形成熔體；C、將步驟B中形成的熔體經拉絲漏板拉制成連續(xù)纖維或通過高速離心制成短纖維，本發(fā)明的有益效果為：用于促進高COD、高毒性、成分復雜的有機廢水的處理，在廣泛的pH值范圍內和無機鹽條件下也能保持較好的催化性能，而且其重復使用效果更好，試劑需要再生的周期更長。
【專利說明】芬頓試劑及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理【技術領域】，具體涉及一種芬頓試劑及其制備方法。

【背景技術】
[0002]芬頓是向廢水中加入芬頓試劑，通過羥基自由基與有機物的反應，使廢水中難降解的有機物發(fā)生耦合或氧化，從而除去水中有機污染物的一種方法。它具有易于操作，方便快捷等優(yōu)點，是一種應用潛力很大的廢水處理技術。工業(yè)廢水，特別是高COD(是指以化學方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質的量)、高毒性、成分復雜的有機廢水如焦化廢水、造紙廢水、制藥廢水、化工廢水等，采用簡單的物化處理方法不能完全降解或轉化污染物質，采用生物法又難于降解有毒有害污染物，常用芬頓法進行處理。但傳統(tǒng)的芬頓法有機物礦化程度不高、雙氧水消耗大、運轉費用偏高，極大的制約了它的應用。特別是芬頓法的催化劑難以分離和重復使用，反應低，會生成大量含鐵污泥，出水中含有大量鐵離子會造成二次污染，增加了后續(xù)處理的難度和成本。近年來，國內外學者研究將鐵離子固定在離子交換膜、離子交換樹脂、氧化鋁、分子篩、膨潤土、粘土、碳纖維等載體上，或以鐵的氧化物復合物代替，以減少鐵的溶出，提高催化劑的回收利用率，擴寬反應PH值，取得較好的實驗室效果。但是，這些固載技術工藝復雜，大多數工藝只能在載體表層負載一層鐵鹽，試劑循環(huán)使用次數有限，再生周期較短，在實際應用中的效果還有待進一步提高。例如，被廣泛采用的浸潰法一般先將鐵鹽沉淀在載體上，再經烘干成成品，一旦載體表面的鐵離子流失殆盡，就必須進行再生。為了提高負載效果，往往還需要對載體表面進行處理，進行反復的浸潰沖洗，制作過程復雜，成品價格高昂。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明克服了傳統(tǒng)的芬頓法有機物礦化程度不高、雙氧水消耗大、運轉費用偏高等不足，提供一種更高效、更環(huán)保、降低芬頓法的運行成本的芬頓反應試劑及其制備方法。
[0004]為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]一種芬頓試劑，它由含鐵無機纖維組成，所述含鐵無機纖維包括氧化鐵和氧化亞鐵，其中氧化鐵的含量為2% -20%，氧化亞鐵的含量為1% -15%，且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為4% -35%。
[0006]本技術方案中通過選用氧化鐵的含量為2% _20%，氧化亞鐵的含量為且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為4% -35%的含鐵無機纖維構成芬頓試劑，在參與芬頓反應時，含鐵無機纖維表面的鐵首先參與反應，隨著反應的進行，表面鐵的流失會使纖維比表面積增大，含鐵無機纖維內部鐵遷移到纖維表面，從而保證了材料的反應活性不會隨著含鐵無機纖維表面鐵的流失而降低，從而使材料再生周期更長，
[0007]此外，本技術方案的芬頓試劑在廣泛的PH范圍內，無機鹽條件下具有高反應活性，能使廢水中的污染物徹底礦化分解，使用后也不會造成嚴重的環(huán)境污染問題。
[0008]一種制備權利要求1所述的芬頓試劑的方法，該方法包括以下步驟:
[0009]A、選取原材料，所述原材料為不含鐵的礦石和富鐵礦的組合或含鐵的礦石、含鐵的礦渣，然后對原材料進行破碎；
[0010]B、對步驟A中原材料進行加熱使其高溫熔融形成熔體；
[0011]C、將步驟B中形成的熔體經拉絲漏板拉制成連續(xù)纖維或通過高速離心制成短纖維。
[0012]本技術方案中含鐵無機纖維取材天然含鐵礦物，進高溫熔融制備而成，整個生產過程無三廢排放，材料本身對環(huán)境，人體均無毒無害，有利于工業(yè)化推廣。
[0013]更進一步的技術方案是，將所述步驟C中的連續(xù)纖維或短纖維制成纖維織物，所述纖維織物為短切纖維、纖維束、纖維布、立體織物或纖維氈。
[0014]本技術方案中通過將連續(xù)纖維或短纖維制成短切纖維、纖維束、纖維布、立體織物或纖維氈等形式的纖維織物，可以配合不同的環(huán)保設備，使連續(xù)纖維或短纖維使用效果更佳。
[0015]更進一步的技術方案是，將所述步驟C中的連續(xù)纖維或短纖維經過酸化處理或熱處理，所述酸化處理為將連續(xù)纖維或短纖維在酸溶液中浸泡，然后充分烘干，所述熱處理為將連續(xù)纖維或短纖維加熱，然后緩慢冷卻或快速冷卻至室溫。
[0016]本技術方案中，優(yōu)選的所述酸化處理為將連續(xù)纖維或短纖維在質量百分比為5%的醋酸溶液中浸泡I小時，然后在溫度為150°C下充分烘干；所述熱處理為將連續(xù)纖維或短纖維通過電加熱爐加熱至300°C，然后通過空氣冷卻至20°C。上述酸化處理過程中酸溶液不僅僅可以選用醋酸溶液，還可以選用其他的酸溶液例如硫酸、鹽酸、草酸等等。
[0017]本技術方案中通過對連續(xù)纖維或短纖維進行酸處理或熱處理后，能夠改變纖維中氧化鐵和氧化亞鐵的形態(tài)和結構，使芬頓反應效果更好。
[0018]更進一步的技術方案是，所述步驟C中使用的拉絲漏板為鉬銠合金漏板。
[0019]更進一步的技術方案是，所述步驟B中的加熱方式為天然氣加熱或電加熱。
[0020]更進一步的技術方案是，所述步驟A中的含鐵礦石為玄武巖或安山巖，所述不含鐵的礦石為聞嶺石，所述富鐵礦為赤鐵礦。
[0021]本技術方案中，含鐵礦石不僅僅局限于玄武巖或安山巖，其它的火山巖也可以選用，不含鐵的礦石也不僅僅局限于高嶺石，其它的礦石也可以選用，富鐵礦也可以為磁鐵礦等含鐵礦石。
[0022]本技術方案所述芬頓試劑用于促進高C0D、高毒性、成分復雜的有機廢水的處理，不僅比現有催化劑具有更高的反應活性，在廣泛的PH值范圍內和無機鹽條件下也能保持較好的催化性能，而且其重復使用效果更好，試劑需要再生的周期更長，實際操作更方便，運行成本更低。
[0023]與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0024]1、含鐵無機纖維載體比表面積大，反應活性高；
[0025]2、鐵不僅存在于纖維表面，而且存在于纖維內部，這樣就是含鐵無機纖維可以使用多次，能有效延緩再生時間；
[0026]3、含鐵無機纖維能根據需要制成短切紗、連續(xù)纖維、氈、布等多種形式，可以配合各種工藝和設備；
[0027]4、選用制備含鐵無機纖維的材料綠色環(huán)保，有利于工業(yè)推廣。

【具體實施方式】
[0028]下面結合實例對本發(fā)明作進一步闡述。
[0029]實施例1
[0030]一種芬頓試劑，它由含鐵無機纖維組成，所述含鐵無機纖維包括氧化鐵和氧化亞鐵，其中氧化鐵的含量為4%，氧化亞鐵的含量為4%，且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為8%。
[0031]采用天然的玄武巖礦石，所述礦石成分為:Si02 51-54%, Fe0+Fe203 7-10.5%,A1203 14.5-17%, Ca07-10%, Mg05-7.5%, K20+Na20 3-5%, Ti021-2%.將玄武巖礦石進行破碎后，然后在1400°C以上高溫熔融，再經鉬銠合金漏板拉制成玄武巖連續(xù)纖維，再將玄武巖連續(xù)纖維制作成玄武巖短切紗，按0.5%的比例加入廢水中，同時加入0.1 %的雙氧水(30% )，在pH值4.5條件下處理某印染廢水lh，廢水COD去除率達到99%。
[0032]實施例2
[0033]一種芬頓試劑，它由含鐵無機纖維組成，所述含鐵無機纖維包括氧化鐵和氧化亞鐵，其中氧化鐵的含量為2%，氧化亞鐵的含量為2%，且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為4%。
[0034]采用天然的安山巖礦石，礦石成分為:Si0265~71%，A120315.5~18.6%，CaO 3~5%，Fe0+Fe203 3~5%，Na20+K20 2~6%。將安山巖礦石進行破碎后，然后在1400°C以上高溫熔融，再經鉬銠合金漏板拉制成安山巖連續(xù)纖維，并將安山巖連續(xù)纖維制作成氈，按0.8 %比例投入廢水中，同時加入0.2%的雙氧水(30 % )，在pH = 4的條件下，處理某造紙廢水lh，廢水COD去除率達到90%。
[0035]實施例3
[0036]一種芬頓試劑，它由含鐵無機纖維組成，所述含鐵無機纖維包括氧化鐵和氧化亞鐵，其中氧化鐵的含量為6%，氧化亞鐵的含量為3%，且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為9!%。
[0037]采用天然的玄武巖礦石，在1400°C以上高溫熔融，由高速離心設備制成無機纖維，在5%醋酸溶液中浸泡lh，然后在150°C條件下充分烘干，按0.5%的比例加入廢水中，同時加入0.1 %的雙氧水(30%)，在酸性條件下處理某印染廢水lh，廢水COD去除率達到95%。
[0038]實施例4
[0039]一種芬頓試劑，它由含鐵無機纖維組成，所述含鐵無機纖維包括氧化鐵和氧化亞鐵，其中氧化鐵的含量為10%，氧化亞鐵的含量為8 %，且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為18%。
[0040]采用高嶺石和含鐵礦渣搭配(配合的比例3:1)，在1400°C以上高溫熔融，由高速離心設備制成無機纖維，投入廢水中，同時加入0.05%的雙氧水(30% )，在pH = 6的條件下，處理某染料廢水Ih，廢水COD去除率達到80%。
[0041]以上【具體實施方式】對本發(fā)明的實質進行詳細說明，但并不能對本發(fā)明的保護范圍進行限制，顯而易見地，在本發(fā)明的啟示下，本【技術領域】普通技術人員還可以進行許多改進和修飾，需要注意的是，這些改進和修飾都落在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種芬頓試劑，它由含鐵無機纖維組成，所述含鐵無機纖維包括氧化鐵和氧化亞鐵，其中氧化鐵的含量為2% -20%，氧化亞鐵的含量為1% -15%，且氧化鐵及氧化亞鐵的總含量為 4% -35% ο
2.一種制備權利要求1所述的芬頓試劑的方法，其特征在于該方法包括以下步驟: A、選取原材料，所述原材料為不含鐵的礦石和富鐵礦的組合或含鐵的礦石或含鐵的礦渣，然后對原材料進行破碎； B、對步驟A中原材料進行加熱使其高溫熔融形成熔體； C、將步驟B中形成的熔體經拉絲漏板拉制成連續(xù)纖維或通過高速離心制成短纖維。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于將所述步驟C中的連續(xù)纖維或短纖維制成纖維織物，所述纖維織物為短切纖維、纖維束、纖維布、立體織物或纖維氈。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于將所述步驟C中的連續(xù)纖維或短纖維經過酸化處理或熱處理，所述酸化處理為將連續(xù)纖維或短纖維在酸溶液中浸泡，然后充分烘干，所述熱處理為將連續(xù)纖維或短纖維加熱，然后緩慢冷卻或快速冷卻至室溫。
5.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述步驟C中使用的拉絲漏板為鉬銠合金漏板。
6.根據權利要求2所 述的制備方法，其特征在于所述步驟B中的加熱方式為天然氣加熱或電加熱。
7.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于所述步驟A中的含鐵礦石為玄武巖或安山巖，所述不含鐵的礦石為高嶺石，所述富鐵礦為赤鐵礦。
【文檔編號】C02F1/72GK104176813SQ201410437807
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】唐琴瓊, 陳中武, 姚勇, 鮮平, 曹柏青 申請人:四川航天拓鑫玄武巖實業(yè)有限公司