公布日：2024.04.02

申請日：2024.02.05

分類號：C02F9/00(2023.01)I;C02F1/00(2023.01)N;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/72(2023.01)N;C02F1/50(2023.01)N

摘要

本發明公開了一種醫藥化工污水處理工藝，屬于污水處理技術領域。工藝包括以下步驟：步驟1、將污水進行預處理；步驟2、將完成預處理后的污水進行芬頓反應：將黃原膠-碳納米管復合材料與FeCl3溶液混合，攪拌反應16-24小時，離心過濾，烘干后得到改性催化劑；調節污水pH值，加入H2O2和改性催化劑進行反應；步驟3、將完成芬頓反應后進行二次處理，即完成工藝。本發明中的改性催化劑由FeCl3溶液和黃原膠-碳納米管復合材料混合形成比表面積較大的多孔材料，鐵離子的負載量提高使得催化效率得到提升，對污水中的COD去除率高，且不易發生二次污染，本發明中污水處理工藝過程簡單、條件溫和、綠色環保，易于工業化。

權利要求書

1.一種醫藥化工污水處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、將污水進行預處理；步驟2、將完成預處理后的污水進行芬頓反應：通過如下步驟制備黃原膠有機框架：將1.0g黃原膠和6mL氫氧化鉀溶液加入含30mL去離子水的燒杯中，攪拌0.5h，然后放入另一個盛有100mL甲醇的燒杯中，密封燒杯，讓甲醇揮發向水溶液中擴散，一周后，離心收集燒杯底部和壁面處產生的固體，甲醇洗滌3次后，置于45℃的真空烘箱中干燥24h，得到黃原膠有機框架；通過如下步驟制備改性黃原膠有機框架：將黃原膠有機框架加入去離子水中攪拌，調節pH，升溫至35-40℃，加入1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽，攪拌，透析后冷凍干燥得到改性黃原膠有機框架，所述黃原膠有機框架、去離子水、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽的用量比為2g：100mL：1.8-2.0g：2.25-2.35g：3.6-4.0g，其中pH調節至5-6；通過如下步驟制備黃原膠-碳納米管復合材料：將改性黃原膠有機框架和氧化碳納米管加入去離子水中，超聲分散，攪拌后離心過濾，洗滌，真空干燥后得到黃原膠-碳納米管復合材料；將黃原膠-碳納米管復合材料與FeCl3溶液混合，攪拌反應16-24小時，離心過濾，烘干后得到改性催化劑；調節污水pH值，加入H2O2和改性催化劑進行反應；步驟3、將完成芬頓反應后進行二次處理，即完成工藝。

2.根據權利要求1所述的一種醫藥化工污水處理工藝，其特征在于，所述改性黃原膠有機框架、氧化碳納米管和去離子水的用量比為0.3g：0.5-0.7g：10mL。

3.根據權利要求1所述的一種醫藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟2中黃原膠-碳納米管復合材料與FeCl3溶液的用量比為0.2-0.3g：25-40mL，其中FeCl3的濃度為1-2mol/L。

4.根據權利要求1所述的一種醫藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟2中調節污水的pH值為3-4。

5.根據權利要求1所述的一種醫藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟1中預處理步驟為：初步過濾、進入調節池調節，調節完成后進入CASS生化池進行處理。

6.根據權利要求1所述的一種醫藥化工污水處理工藝，其特征在于，步驟3中二次處理步驟為：污水進行超濾、反滲透處理、消毒，水質檢測，排出。

發明內容

本發明的目的在于提供一種醫藥化工污水處理工藝，以解決污水處理過程中芬頓工藝催化效率較低的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種醫藥化工污水處理工藝，包括以下步驟：

步驟1、將污水進行預處理；

步驟2、將完成預處理后的污水進行芬頓反應：

將黃原膠-碳納米管復合材料與FeCl3溶液混合，攪拌反應16-24小時，離心過濾，烘干后得到改性催化劑；調節污水pH值，加入H2O2和改性催化劑進行反應；

步驟3、將完成芬頓反應后進行二次處理，即完成工藝。

進一步地，所述黃原膠-碳納米管復合材料通過如下步驟制備：

將改性黃原膠有機框架和氧化碳納米管加入去離子水中，超聲分散，攪拌后離心過濾，洗滌，真空干燥后得到黃原膠-碳納米管復合材料。上述技術方案中，將氧化碳納米管加入改性黃原膠有機框架水溶液中，改性黃原膠有機框架上骨架的疏水面與氧化碳納米管的疏水面之間產生相互作用，進而破壞了氧化碳納米管分子間強的范德華力，提高了氧化碳納米管的分散性，同時因與改性黃原膠有機框架在尺寸上具有高度匹配性，進而與其相互交聯組裝后得到復合材料。

進一步地，所述改性黃原膠有機框架、氧化碳納米管和去離子水的用量比為0.3g：0.5-0.7g：10mL。

進一步地，改性黃原膠有機框架通過如下步驟制備：

將黃原膠有機框架加入去離子水中攪拌，調節pH，升溫至35-40℃，加入1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽，攪拌，透析后冷凍干燥得到改性黃原膠有機框架。

進一步地，所述黃原膠有機框架、去離子水、1-乙基-（3-二甲基氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽、N-羥基琥珀酰亞胺和多巴胺鹽酸鹽的用量比為2g：100mL：1.8-2.0g：2.25-2.35g：3.6-4.0g，其中pH調節至5-6。

進一步地，步驟2中黃原膠-碳納米管復合材料與FeCl3溶液的用量比為0.2-0.3g：25-40mL，其中FeCl3的濃度為1-2mol/L。

進一步地，步驟2中調節污水的pH值為3-4。

進一步地，步驟1中預處理步驟為：初步過濾、進入調節池調節，調節完成后進入CASS生化池進行處理。

進一步地，步驟3中二次處理步驟為：污水進行超濾、反滲透處理、消毒，水質檢測，排出。

進一步地，所述黃原膠有機框架通過甲醇擴散法制備而成。上述技術方案中，通過甲醇擴散法成功制備出黃原膠有機框架，該框架由分子之間縮合形成星形的有機框架，具有大環結構的微孔以及由六邊形連接體排列建立的中空結構，這一結構特性使得黃原膠有機框架具有高孔隙率以及多個反應活性位點等特點。

本發明的有益效果：

本發明中制備的改性催化劑由鐵離子和黃原膠-碳納米管復合材料混合，改性黃原膠分子結構上的羥基、環氧原子與鐵離子進行配位，構成了“8”型雙通道，形成了三維網絡狀多孔復合材料；具有可調控性、比表面積較大等優點。多孔結構以及較高的活性位點促使鐵離子吸附量增加，且不易發生脫附，提高了在芬頓工藝過程中的催化效率，處理周期縮短；同時減少鐵的浸出量，從而有效地避免鐵污泥的形成，降低了二次污染的發生。

本發明中的黃原膠-碳納米管復合材料中，黃原膠有機框架的比表面積大且具有較高孔隙率，分散性能高，能在水中保持高度穩定，表面含有大量的含氧管官能團，有利于H2O2的催化速率提高。經過多巴胺接枝改性后，提高了對Fe2+和Fe3+的吸附能力，鐵離子吸附量的增高，進一步加快催化反應的速率。同時，多巴胺具有一定的抗菌能力，延長了黃原膠的作用周期，經濟成本降低；以碳納米管作填料與其交聯形成復合材料，增強了在水中抗沖擊強度與力學性能。本發明中所制備的改性催化劑具有無需外加能量和操作簡單等優勢，大大地提高了污水處理效率，拓寬了規模及應用范圍。

本發明中污水處理工藝過程簡單、條件溫和、綠色環保，不涉及有毒有害物質，易于工業化。

（發明人：谷金秋;黃益民）