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一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑、制備方法及其應(yīng)用與流程

文檔序號(hào):11102788閱讀:596來(lái)源:國(guó)知局

本發(fā)明涉及一種用于廢水電解的催化劑、制備方法及其應(yīng)用,具體涉及一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑、制備方法及其應(yīng)用,屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。



背景技術(shù):

抗生素生產(chǎn)廢水是一類難降解的高濃度有機(jī)廢水,林可霉素生產(chǎn)廢水是抗生素廢水中降解難度較大的一種,其成分復(fù)雜,有機(jī)物濃度高;林可霉素對(duì)厭氧菌和革蘭氏陽(yáng)性菌具有較強(qiáng)的抗菌能力,從而使得生物處理具有更大的難度,另外,還有物理化學(xué)法,主要包括混凝法、電解法、氣浮法、光降解法等。

現(xiàn)有的文獻(xiàn)中《林可霉素廢水處理工藝及啟動(dòng)的研究》中介紹了一種生物處理方法,采用厭氧生物處理系統(tǒng),對(duì)環(huán)境污染小,但生物處理的難度大,效果不理性,控制十分復(fù)雜,實(shí)際運(yùn)行存在極大的難度,在實(shí)驗(yàn)室處理尚為可行,工業(yè)中大規(guī)模的實(shí)施,水處理效果較差;林可霉素對(duì)厭氧菌和革蘭氏陽(yáng)性菌具有較強(qiáng)的抗菌能力,從而使得生物處理不是理想途徑。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N200610017740.1的專利鹽酸林可霉素生產(chǎn)廢水處理劑及其制備方法和使用方法,提供了一種利用甲醛、雙氰胺、催化劑、陽(yáng)離子淀粉、助溶劑等原料制備的水處理劑和處理工藝,該工藝雖然達(dá)到了一定的降解效果,但采用的原料甲醛、雙氰胺等污染較重,容易造成二次污染,可控性差,不利于環(huán)境保護(hù)。

與上述方法相比,電解法是當(dāng)前研究最熱,處理效果較好,環(huán)境污染最小的一種方法,但電解法中對(duì)催化劑要求較高,處理林克霉素有機(jī)廢水,現(xiàn)有技術(shù)的電解方法難降解或者降解效率低,處理效果不好,關(guān)鍵在于沒有找的合適電解催化氧化的催化劑。

堿渣是指銨堿法制堿過程中排放的廢渣。堿渣成份主要包括碳酸鈣、硫酸鈣、氯化鈣等鈣鹽為主要組分的廢渣,還含有少量的二氧化硫等成份堿渣俗稱白泥;

粉煤灰是從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰,粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物,若排入水系會(huì)造成河流淤塞,而其中的有毒化學(xué)物質(zhì)還會(huì)對(duì)人體和生物造成危害,另外粉煤灰可作為混凝土的摻合料;赤泥是冶煉氧化鋁過程中排出的高含水量的泥狀強(qiáng)堿性固體廢棄物,主要由細(xì)顆粒的泥和粗顆粒的砂組成;此三種工業(yè)固廢得不到很好的利用,既浪費(fèi)又污染環(huán)境。

現(xiàn)有技術(shù)的用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑具有以下缺陷:1、催化劑催化效果較差,林可霉素生產(chǎn)廢水降解耗時(shí)間長(zhǎng);2、成本高。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明針對(duì)以上不足,本發(fā)明提供一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑、制備方法及其應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)以下發(fā)明目的:提高催化劑的催化效果,縮短林可霉素生產(chǎn)廢水的降解時(shí)間,降低催化劑的制造成本。

為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:

一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑,所述催化劑包括以下原料:堿渣、赤泥、鐵化合物、錳、粉煤灰、黏土;

所述催化劑的各原料的重量份為:

堿渣1250~1300份、赤泥500~550份、錳100~150份、鐵化合物300~500份、粉煤灰420~450份、黏土320~350份;

所述的堿渣:

采用侯氏制堿法制取純堿Na2CO3過程中產(chǎn)生的廢渣,堿渣組成成分包括:40% CaCO3、10% CaSO3、15% CaO、15% CaCl2、10%Mg(OH)2、10%SiO2

所述赤泥組成成分包括:12%SiO2、24%CaO、3%Fe2O3、30%Al2O3、6%MgO;

所述的鐵化合物為硝酸鐵、四氧化三鐵、三氧化二鐵中的一種;

所述的粉煤灰:含碳量為20%~65%;

所述黏土組成成分包括:30% SiO2、16% CaCO3、13% AL2O3、6% MgO。

上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

所述催化劑的制備方法:

步驟1、原料準(zhǔn)備

按照配方比例準(zhǔn)備和稱取各原料,備用。

步驟2、烘干

將稱量好的原料各組分烘干,烘干溫度300~360℃,烘干時(shí)間為2個(gè)小時(shí) ,直至水分在3%以下。

步驟3、混料

烘干之后再進(jìn)行混料,把烘干的原料,放入攪拌器內(nèi)進(jìn)行充分的混合,攪拌速率為80r/min,攪拌時(shí)間為1小時(shí),保證其物料攪拌均勻。

步驟4、研磨

將上述攪拌均勻的物料,輸送制超細(xì)磨進(jìn)行研磨,研磨后使得:物料細(xì)度為1000目以上。

步驟5、擠壓成型

研磨后的物料進(jìn)入擠條機(jī)擠壓成型,可為球形、柱狀、中空柱狀等形狀;

成型的產(chǎn)品的規(guī)格:球形直徑為5~15毫米,柱狀長(zhǎng)度可為8~50毫米。

成型的產(chǎn)品不互相粘結(jié)、無(wú)裂紋,準(zhǔn)備進(jìn)入固化階段。

步驟6、固化

將成型的產(chǎn)品進(jìn)行固化,固化溫度為150~200℃,固化時(shí)間為2~6小時(shí)。

步驟7、活化

將固化后的產(chǎn)品進(jìn)行活化,活化溫度為500~650℃,活化時(shí)間為4~6小時(shí);

活化完成后,取出催化劑,即得成品,進(jìn)行包裝,后儲(chǔ)存或運(yùn)輸。

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:

(1)使用本發(fā)明催化劑,明顯提高電解林克霉素生產(chǎn)有機(jī)廢水的效率,縮短電解時(shí)間為0.5-2h;

(2)使用本發(fā)明催化劑,大大提高降解林克霉素生產(chǎn)有機(jī)廢水的處理效果, COD去除率為96.4-97.6%,氨氮去除率為94-97.4%,電解后林可霉素有機(jī)廢水pH為6.8-7;

(3)采用堿渣、粉煤灰等固體廢棄物為原料,催化劑的制造成本低;

(4)使用本發(fā)明催化劑,明顯降低電解林克霉素生產(chǎn)有機(jī)廢水的能耗,節(jié)省運(yùn)行成本;

(5)有效利用固廢,減少環(huán)境污染。

具體實(shí)施方式

除特殊說明的外,本發(fā)明中所述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

實(shí)施例1 一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑

所述催化劑包括以下原料:堿渣、赤泥、鐵化合物、錳、粉煤灰、黏土;

催化劑的各原料的重量份為:

堿渣1250份、粉煤灰430份、赤泥500份、錳125份、鐵化合物320份、黏土350份;

所述的粉煤灰:含碳量為30%;

所述鐵化合物為:三氧化二鐵;

所述的堿渣:

采用侯氏制堿法制取純堿Na2CO3過程中產(chǎn)生的廢渣,堿渣組成成分包括:40% CaCO3、10% CaSO3、15% CaO、15% CaCl2、10%Mg(OH)2、10%SiO2;

所述赤泥組成成分包括:12%SiO2、24%CaO、3%Fe2O3、30%Al2O3、6%MgO;

所述黏土組成成分包括:30% SiO2、16% CaCO3、13% Al2O3、6% MgO;

上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

上述催化劑的制備方法:

步驟1、原料準(zhǔn)備

按照配方比例準(zhǔn)備和稱取各原料,備用。

步驟2、烘干

將堿渣在300℃干燥2h,使水分低于3%;

將粉煤灰、鐵化合物、赤泥、錳、黏土,分別烘干至水分低于3%;

將上述原料均破碎至粒徑小于2毫米;

步驟3、混料

烘干之后再進(jìn)行混料,把烘干的原料,放入攪拌器內(nèi)進(jìn)行充分的混合,攪拌速率為80r/min,攪拌時(shí)間為1小時(shí),保證其物料攪拌均勻。

步驟4、研磨

將上述攪拌均勻的物料,輸送制超細(xì)磨進(jìn)行研磨,研磨后使得:物料細(xì)度為1000目以上。

步驟5、擠壓成型

將研磨后的物料放入成型擠壓機(jī),進(jìn)行擠壓成型, 擠壓為球形;球形直徑為5毫米;成型后互補(bǔ)粘結(jié),無(wú)裂紋,準(zhǔn)備進(jìn)入固化階段。

步驟6、固化

將成型的催化劑,進(jìn)行烘干固化;固化溫度為150℃,烘干固化3小時(shí)。

步驟7、活化

將固化后的催化劑高溫煅燒活化,在活化溫度為550℃,活化時(shí)間為5小時(shí);

活化完成后,取出催化劑,即得成品,進(jìn)行包裝,后儲(chǔ)存或運(yùn)輸。

實(shí)施例2 一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑

所述催化劑包括以下原料:堿渣、赤泥、鐵化合物、粉煤灰、錳、黏土;

催化劑的各原料的重量份為:

堿渣1300份、鐵化合物340份、赤泥530份、粉煤灰425份、黏土325份、錳120份;

所述的粉煤灰:含碳量為45%;

所述鐵化合物為:四氧化三鐵;

所述的堿渣:

采用侯氏制堿法制取純堿Na2CO3過程中產(chǎn)生的廢渣,堿渣組成成分包括:40% CaCO3、10% CaSO3、15% CaO、15% CaCl2、10%Mg(OH)2、10%SiO2;

所述赤泥組成成分包括:12%SiO2、24%CaO、3%Fe2O3、30%Al2O3、6%MgO;

所述黏土組成成分包括:30% SiO2、16% CaCO3、13% Al2O3、6% MgO;

上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

上述催化劑的制備方法:

與實(shí)施例1的制備方法相同,只改變步驟5-7為:

步驟5、擠壓成型

將研磨后的物料放入成型擠壓機(jī),進(jìn)行擠壓成型, 擠壓為球形;球形直徑為10毫米;成型后互補(bǔ)粘結(jié),無(wú)裂紋,準(zhǔn)備進(jìn)入固化階段。

步驟6、固化

將成型的催化劑,進(jìn)行烘干固化;固化溫度為180℃,烘干固化4小時(shí)。

步驟7、活化

將固化后的催化劑高溫煅燒活化,在活化溫度為550℃,活化時(shí)間為4小時(shí);

活化完成后,取出催化劑,即得成品,進(jìn)行包裝,后儲(chǔ)存或運(yùn)輸。

實(shí)施例3 一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑

所述催化劑包括以下原料:堿渣、鐵化合物、赤泥、錳、粉煤灰、黏土;

催化劑的各原料的重量份為:

堿渣1300份、鐵化合物325份、粉煤灰450份、錳130份、赤泥520份、黏土335份;

所述的赤泥可直接使用,不需要經(jīng)過脫堿過程;

所述的粉煤灰:含碳量為45%;

所述的鐵化合物為四氧化三鐵;

所述的堿渣:

采用侯氏制堿法制取純堿Na2CO3過程中產(chǎn)生的廢渣,堿渣組成成分包括:40% CaCO3、10% CaSO3、15% CaO、15% CaCl2、10%Mg(OH)2、10%SiO2;

所述赤泥組成成分包括:12%SiO2、24%CaO、3%Fe2O3、30%Al2O3、6%MgO;

所述黏土組成成分包括:30% SiO2、16% CaCO3、13% Al2O3、6% MgO;

上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

上述催化劑的制備方法:

與實(shí)施例1的制備方法相同,只改變步驟5-7為:

步驟5、擠壓成型

將研磨后的物料放入成型擠壓機(jī),進(jìn)行擠壓成型, 擠壓為柱狀;柱狀長(zhǎng)度為20毫米;成型后互補(bǔ)粘結(jié),無(wú)裂紋,準(zhǔn)備進(jìn)入固化階段。

步驟6、固化

將成型的催化劑,進(jìn)行烘干固化;固化溫度為180℃,烘干固化4小時(shí)。

步驟7、活化

將固化后的催化劑高溫煅燒活化,在活化溫度為550℃,活化時(shí)間為6小時(shí);

活化完成后,取出催化劑,即得成品,進(jìn)行包裝,后儲(chǔ)存或運(yùn)輸。

實(shí)施例4 一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑

所述催化劑包括以下原料:堿渣、鐵化合物、赤泥、粉煤灰、錳、黏土;

堿渣1280份、赤泥540份、鐵化合物341份、錳135份、粉煤灰440份、黏土340份;

所述的粉煤灰:含碳量為45%。

所述的鐵化合物三氧化二鐵;

所述的堿渣:

采用侯氏制堿法制取純堿Na2CO3過程中產(chǎn)生的廢渣,堿渣組成成分包括:40% CaCO3、10% CaSO3、15% CaO、15% CaCl2、10%Mg(OH)2、10%SiO2;

所述赤泥組成成分包括:12%SiO2、24%CaO、3%Fe2O3、30%Al2O3、6%MgO;

所述黏土組成成分包括:30% SiO2、16% CaCO3、13% Al2O3、6% MgO;

上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

上述催化劑的制備方法:

與實(shí)施例1的制備方法相同,只改變步驟5-7為:

步驟5、擠壓成型

將研磨后的物料放入成型擠壓機(jī),進(jìn)行擠壓成型, 擠壓為柱狀;柱狀長(zhǎng)度為30毫米;成型后互補(bǔ)粘結(jié),無(wú)裂紋,準(zhǔn)備進(jìn)入固化階段。

步驟6、固化

將成型的催化劑,進(jìn)行烘干固化;固化溫度為200℃,烘干固化4小時(shí)。

步驟7、活化

將固化后的催化劑高溫煅燒活化,在活化溫度為660℃,活化時(shí)間為8小時(shí);

活化完成后,取出催化劑,即得成品,進(jìn)行包裝,后儲(chǔ)存或運(yùn)輸。

實(shí)施例5 一種用于林可霉素生產(chǎn)廢水電解的催化劑

所述催化劑包括以下原料:

堿渣1260份、赤泥550份、鐵化合物330份、錳134份、粉煤灰435份、黏土350份;

所述的粉煤灰:含碳量為55%。

所述的鐵化合物為三氧化二鐵。

所述的堿渣:

采用侯氏制堿法制取純堿Na2CO3過程中產(chǎn)生的廢渣,堿渣組成成分包括:40% CaCO3、10% CaSO3、15% CaO、15% CaCl2、10%Mg(OH)2、10%SiO2;

所述赤泥組成成分包括:12%SiO2、24%CaO、3%Fe2O3、30%Al2O3、6%MgO;

所述黏土組成成分包括:30% SiO2、16% CaCO3、13% Al2O3、6% MgO;

上述百分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。

上述催化劑的制備方法:

與實(shí)施例1的制備方法相同,只改變步驟5-7為:

步驟5、擠壓成型

將研磨后的物料放入成型擠壓機(jī),進(jìn)行擠壓成型, 擠壓為柱狀;柱狀長(zhǎng)度為30毫米;成型后互補(bǔ)粘結(jié),無(wú)裂紋,準(zhǔn)備進(jìn)入固化階段。

步驟6、固化

將成型的催化劑,進(jìn)行烘干固化;固化溫度為200℃,烘干固化6小時(shí)。

步驟7、活化

將固化后的催化劑高溫煅燒活化,在活化溫度為660℃,活化時(shí)間為6小時(shí);

活化完成后,取出催化劑,即得成品,進(jìn)行包裝,后儲(chǔ)存或運(yùn)輸。

催化劑在電解林可霉素有機(jī)廢水中的應(yīng)用:

采用的林可霉素生產(chǎn)有機(jī)廢水的成分包括:三乙胺8%、丙酮6%、乙酸乙酯12%、二甲基甲酰胺13%、淀粉酶12%、辛醇10% 、正丁酸11% ;

用實(shí)施例1的催化劑分別進(jìn)行廢水電解實(shí)驗(yàn):

催化劑裝在電解槽內(nèi)的正負(fù)極板之間,電解槽底部鋪設(shè)有曝氣管道,并與電解槽外部的小型風(fēng)機(jī)連接;將電解槽內(nèi)加入林可霉素生產(chǎn)有機(jī)廢水,廢水COD值為6350mg/L,控制廢水液位與催化劑高度相同或略高;控制催化劑和廢水的用量比為250g:1500mL;

將正負(fù)極板分別用電纜連接到整流器的正負(fù)極,接通電解槽正負(fù)極電源和風(fēng)機(jī)電源,對(duì)電解槽內(nèi)林克霉素有機(jī)廢水進(jìn)行微曝氣電催化氧化,降解廢水內(nèi)的有機(jī)物;控制電解電壓為15V,控制電解反應(yīng)時(shí)間為1h;

對(duì)催化劑在催化降解林可霉素有機(jī)廢水應(yīng)用中的控制條件進(jìn)行單因素分析實(shí)驗(yàn):

1、采用實(shí)施例1的催化劑降解有機(jī)廢水,采用的催化劑用量、電解電壓和反應(yīng)時(shí)間見表1;

表1 實(shí)施例1的催化劑在降解林可霉素有機(jī)廢水中的具體參數(shù)

對(duì)實(shí)驗(yàn)組1-3降解后的林可霉素有機(jī)廢水,測(cè)定廢水的指標(biāo);測(cè)定結(jié)果見表2;

表2測(cè)定廢水的指標(biāo)

通過表2得出,催化劑用量?jī)?yōu)選為:催化劑和廢水的用量比為120g:1500mL。

2、采用實(shí)施例1的催化劑降解林可霉素有機(jī)廢水,采用的催化劑用量、電解電壓和反應(yīng)時(shí)間見表3;

表3 實(shí)施例1的催化劑在降解林可霉素有機(jī)廢水中的具體參數(shù)

對(duì)實(shí)驗(yàn)組4-6降解后的林可霉素有機(jī)廢水,測(cè)定廢水的指標(biāo);測(cè)定結(jié)果見表4;

表4測(cè)定廢水的指標(biāo)

依據(jù)表4得出,催化劑降解林可霉素有機(jī)廢水的電解電壓優(yōu)選為17V。

3、采用實(shí)施例1的催化劑降解林可霉素有機(jī)廢水,采用的催化劑用量、電解電壓和反應(yīng)時(shí)間見表5;

表5 實(shí)施例1的催化劑在降解林可霉素有機(jī)廢水中的具體參數(shù)

對(duì)實(shí)驗(yàn)組4-6降解后的林可霉素有機(jī)廢水,測(cè)定廢水的指標(biāo);測(cè)定結(jié)果見表6;

表6測(cè)定廢水的指標(biāo)

依據(jù)表6得出,催化劑降解林可霉素有機(jī)廢水的電解反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為1.5h。

采用實(shí)施例1-5的催化劑降解林可霉素生產(chǎn)有機(jī)廢水,采用的催化劑用量為300g/1500mL林可霉素生產(chǎn)有機(jī)廢水,電解電壓為17V和反應(yīng)時(shí)間為1.5h;

檢測(cè)降解后林克霉素有機(jī)廢水的水質(zhì)指標(biāo),檢測(cè)結(jié)果見表7;

表7 采用實(shí)施例1-5的催化劑降解后的水質(zhì)指標(biāo)

依據(jù)表7可知,實(shí)施例4催化劑的催化效果最佳,為優(yōu)選實(shí)施例;

采用本發(fā)明催化劑催化電解林可霉素有機(jī)廢水,COD去除率為96.4-97.6%,氨氮去除率為94-97.4%,電解后林可霉素有機(jī)廢水pH為6.8-7。

該堿渣為原料制備的催化劑制備方法操作簡(jiǎn)單,工藝流程短,解決環(huán)境污染問題的同時(shí),實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用;電催化氧化過程中處理林克霉素有機(jī)廢水效果明顯。

在上述實(shí)施例中,對(duì)本發(fā)明的最佳實(shí)施方式做了描述,很顯然,在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下,仍可做出很多變化。在此,在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下所做出的任何改變都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。

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