微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺中催化剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺中铜系催化剂的制备方法，具体工艺步骤为：选用椰壳活性炭作为催化剂的载体，用质量分数为10% 的HNO3溶液浸泡经过蒸馏水清洗后椰壳活性炭，恒温振荡后，恒温烘干至恒重，得到活化的催化剂载体；称取经活化的载体，加入CuSO4溶液，浸渍；过滤，弃去滤液，将处理后的催化剂载体投入草酸溶液中沉淀反应，过滤后，经恒温水浴干燥，再于电热恒温干燥箱内干燥，冷却后，在高温下焙烧，取出，即得到适用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺的催化剂。本发明处理效率高，出水温度适宜，投加方式和设备简单，操作方便，为农药难降解有机废水的处理提供了一种新型高效的工艺，具有广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波辅助催化氧化工艺处理吡虫啉农药废水工艺中催化剂的制备方法，特别是制备用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺中铜系催化剂的方法。属于废水高级氧化处理技术领域。

背景技术

农药废水是一类难处理的有机化工废水，具有质量浓度高、色度深、毒性大、污染物成分复杂、难以生物降解等特点。目前我国大部分农药废水处理通常只进行简单的预处理后进入生化池再进行生化处理。虽然生化法是技术比较成熟的水处理方法，且处理成本较低，但由于农药废水毒性高，且含有难以生物降解的有机物往往难以取得理想的效果。而传统的物理化学方法在去除废水毒性以及提高废水的可生化性等方面存在不足，有些物理法预处理技术并不能彻底降解有毒成分，从而导致污染的转移和二次污染等。因此，探索高效的农药废水处理方法已成为环境治理领域中的处理难题和研究热点。

微波辅助氧化技术是一项崭新的高级氧化技术，通常指在微波辅助的条件下，通过产生具有高反应活性的羟基自由基(HO·)来氧化降解有机污染物的处理技术。微波辅助氧化技术在具有传统高级氧化技术优点的同时，如不会产生大量的其他化学物质以及生物污泥，大部分的有机物都可以被完全矿化，对废水中不可生化的有机污染物的降解能力很强等，还具有反应时间短、效率高、耐冲击负荷能力强等优点，因而在难生化降解废水处理中的应用研究越来越受到重视。

目前，应用高级氧化技术处理农药废水已有文献报道。但由于农药废水的特性，高级氧化技术在实际应用中尚存在处理费用高、适用的pH值范围小、氧化剂消耗量大等方面的不足。

发明内容

本发明的目的在克服现有技术不足,发明一种微波辅助催化氧化工艺处理吡虫啉农药废水工艺中催化剂的技术方法。

本发明微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺中催化剂的制备方法，其特征在于含有以下工艺步骤：

选用直径为300目椰壳活性炭作为催化剂的载体，用质量分数为10%的HNO₃溶液1000mL浸泡150g经过蒸馏水清洗后椰壳活性炭，恒温40℃振荡20h后，70℃恒温烘干至恒重，得到活化的催化剂载体；

称取100g经活化的载体，加入1000mL的CuSO₄溶液，浸渍24h；

过滤，弃去滤液，将处理后的催化剂载体投入草酸溶液中沉淀反应24h，过滤后，经80℃恒温水浴干燥12h，再于110℃电热恒温干燥箱内干燥2h，冷却后，在350-450℃的高温下焙烧3-5h，取出，即得到适用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺的催化剂。

所述CuSO₄溶液的浓度为：0.3mol/L、0.2mol/L或0.4mol/L。

所述草酸溶液的浓度为：0.3mol/L、0.2mol/L或0.4mol/L。

本发明方法特别适于制备用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺中铜系催化剂。

微波辅助氧化工艺是一种新型的高级氧化法水处理工艺，具有氧化速度快、设备简单、操作方便等特点。本研究是在进行了催化剂载体活化、活性组分选择、活性组分浓度及沉淀剂选择、焙烧条件优化等研究的基础上，选择粒径为300目的椰壳活性炭为催化剂载体，采用铜盐对活化过的活性炭载体进行浸渍、沉淀、干燥、焙烧等处理，制备出适用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉废水工艺的催化剂，通过工艺试验表明，将通过上述方法制备得到的活性炭催化剂应用于微波辅助催化氧化吡虫啉废水工艺，当H₂O₂ 加入量为14.73g/L，催化剂加入量50g/L，微波辐照功率119W，辐照时间4min， pH 值为6时，工艺对吡虫啉农药模拟废水的COD 去除率能达到86.2%。此时的微波能耗为0.00793kWh，废水温度为48℃。

本发明处理效率高，出水温度适宜，投加方式和设备简单，操作方便，为农药难降解有机废水的处理提供了一种新型高效的工艺，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

选用直径为300目椰壳活性炭作为催化剂的载体，用质量分数为10%的HNO₃溶液1000mL浸泡150g经过蒸馏水清洗后椰壳活性炭，恒温40℃振荡20h后，70℃恒温烘干至恒重，得到活化的催化剂载体。

称取100g经活化的载体，加入1000mL的CuSO₄溶液，浸渍24h；

过滤，弃去滤液，将处理后的催化剂载体投入草酸溶液中沉淀反应24h，过滤后，经80℃恒温水浴干燥12h，再于110℃电热恒温干燥箱内干燥2h，冷却后，在350-450℃的高温下焙烧3-5h，取出，即得到适用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺的催化剂。

所述CuSO₄溶液的浓度为：0.2mol/L、0.3mol/L或0.4mol/L。

所述草酸溶液的浓度为：0.2mol/L、0.3mol/L或0.4mol/L。

研究表明，将微波辅助与催化氧化技术结合起来，对吡虫啉农药这种难降解废水具有一定的处理效果，其中催化剂的制备最为关键。

实施例1：选用直径为300目椰壳活性炭作为催化剂的载体，用10%（质量分数） 的HNO₃溶液1000mL浸泡150g经过蒸馏水清洗后椰壳活性炭，恒温40℃振荡20h后，70℃恒温烘干至恒重，得到活化的催化剂载体。称取100g经活化的载体，加入1000mL 浓度为0.3mol/L的CuSO₄溶液，浸渍24h。过滤，弃去滤液，将处理后的催化剂载体投入0.3mol/L的草酸溶液中沉淀反应24h，过滤后，经80℃恒温水浴干燥12h，再于110℃电热恒温干燥箱内干燥2h，冷却后，在400℃的高温下焙烧4h，取出，即得到适用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺的催化剂，该催化剂在吡虫啉农药模拟废水COD 为268mg/L，H₂O₂ 加入量为14.73g/L，催化剂加入量50g/L，微波辐照功率119W，辐照时间4min，对工艺的COD 去除率能达到86.2%。

实施例2： 选用直径为300目椰壳活性炭作为催化剂的载体，用10%（质量分数） 的HNO₃溶液1000mL浸泡150g经过蒸馏水清洗后椰壳活性炭，恒温40℃振荡20h后，70℃恒温烘干至恒重，得到活化的催化剂载体。称取100g经活化的载体，加入1000mL 浓度为0.2mol/L的CuSO₄溶液，浸渍24h。过滤，弃去滤液，将处理后的催化剂载体投入0.2mol/L的草酸溶液中沉淀反应24h，过滤后，经80℃恒温水浴干燥12h，再于110℃电热恒温干燥箱内干燥2h，冷却后，在350℃的 高温下焙烧5h，取出，即得到适用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺的催化剂，或者铜系催化剂，该催化剂在吡虫啉农药模拟废水COD 为268mg/L，H₂O₂ 加入量为14.73g/L，催化剂加入量50g/L，微波辐照功率119W，辐照时间4min，对工艺的COD 去除率能达到61.3%。

实施例3： 选用直径为300目椰壳活性炭作为催化剂的载体，用10%（质量分数） 的HNO₃溶液1000mL浸泡150g经过蒸馏水清洗后椰壳活性炭，恒温40℃振荡20h后，70℃恒温烘干至恒重，得到活化的催化剂载体。称取100g经活化的载体，加入1000mL 浓度为0.4mol/L的CuSO₄溶液，浸渍24h。过滤，弃去滤液，将处理后的催化剂载体投入0.4mol/L的草酸溶液中沉淀反应24h，过滤后，经80℃恒温水浴干燥12h，再于110℃电热恒温干燥箱内干燥2h，冷却后，在450℃的 高温下焙烧3h，取出，即得到适用于微波辅助催化氧化处理吡虫啉农药废水工艺的催化剂，或者铜系催化剂，该催化剂在吡虫啉农药模拟废水COD 为268mg/L，H₂O₂ 加入量为14.73g/L，催化剂加入量50g/L，微波辐照功率119W，辐照时间4min，对工艺的COD 去除率能达到78.6%。

本发明进行了传统的催化氧化法处理吡虫啉农药废水的实验，与之相比，微波辅助催化氧化工艺具有氧化剂H₂O₂用量少,其用量节省约2/5，反应速度快，由传统的十几分钟缩短到5min，拓宽pH值的适用范围，由传统的pH3-7拓展到pH3-9，处理效率高，出水温度适宜，投加方式和设备简单，操作方便等优点，为农药这类难降解有机废水的处理提供了一种新型高效的工艺，具有广阔的应用前景。