一种甲胺废水预处理催化剂、其制备方法以及在甲胺废水处理中的应用

摘要

本发明公开了一种甲胺废水预处理催化剂的制备方法，包括以下步骤：将粉碎过的、比表面积为200-300m

说明书

技术领域

本发明属于废水处理催化剂技术领域，具体涉及一种甲胺废水预处理催化剂、其制备方法以及在该催化剂的应用。

背景技术

甲胺，是氨的烃基衍生物，是一种重要的脂肪胺。在催化条件下将甲醇和液氨等原料通过脱氨、萃取、脱水、分离后分别得到不同结构的甲胺产品: 一甲胺(MMA) 、二甲胺(DMA) 和三甲胺(TMA) 。甲胺主要用于生产溶剂二甲基甲酰胺(DMF)、二甲醚(DME) 、表面活性剂、杀虫剂、水处理剂、离子交换树脂等，是最基本的化工原料之一。

随着中国化工工业的飞速发展，甲胺的需求量正在不断增加，已成为全国需求量最大的有机胺之一。目前，中国有很多的化工企业都在生产甲胺试剂，并且有很多化工企业都在排放高浓度的甲胺废水，甲胺废水具有高CODcr（化学耗氧量，chemical oxygen demand)值、有机物(甲醇)浓度高、氨氮含量大、可生化性差等特点，对人体健康产生巨大的危害。甲胺废水对水体产生一些不利的影响，主要表现：导致水质黑臭、水质富营养化、氯化氰剧毒副产物、水体有机物氧化效率降低、水中生物体加剧死亡，进行生物氧化分解，从而消耗水中的溶解氧，而在缺氧的条件下有机物发生腐败发酵，产生臭气，污染水体。因此, 研究甲胺废水处理方法对保护环境、实现生态自然的可持续发展有着非常重要的意义。

由于甲胺废水是一种很难进行生物处理的有机废水，目前，对于这种废水，大多数厂家采用稀释方法和精馏方法进行预处理，然后采用生化技术、固定化微生物技术、固定化生物活性炭技术、树脂吸附法、固定化细胞技术、UASB（上流式厌氧污泥床，Up Flow Anaerobic Sludge Blanketk）工艺、SBR（序列间歇式活性污泥法，Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)）工艺或CASS（周期循环活性污泥法，Cyclic Activated Sludge System)工艺等方法处理。国内外对于含有高浓度甲醇和氨氮的甲胺废水，大多停留在如何处理阶段，其生化能力和毒性没有得到有效改善，对于该问题，目前尚未提出有效解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改善甲胺废水生化能力的催化剂，同时提供了该催化的制备方法，另外提供了该催化剂的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种甲胺废水预处理催化剂的制备方法，包括以下步骤：将粉碎过的、比表面积（通过BET法测定）为200-300 m²/g的磁铁矿在600-800℃下焙烧3-5h，冷却至室温（20-28℃）后，将磁铁矿加入30-40wt%的纳米TiO₂溶液中，放置12-24h后105-120℃下干燥至磁铁矿与纳米TiO₂的质量比为3-4∶1，接着在1000-1200℃下焙烧6-8h即得。

上述方法制备的催化剂在甲胺废水处理中的应用，将所制备的催化剂采用挤条工艺成型后装入催化氧化反应塔，所述催化剂的添加量为催化氧化反应塔容积的1/2-2/3，甲胺废水与双氧水的混合液由塔底进入，在塔中停留30min~60min之后出塔。

本发明催化剂具有较高的催化活性和稳定性，能有效催化分解过氧化氢产生羟基自由基，以降解废水中的有机污染物，改变甲胺废水中有机污染物结构，经催化氧化预处理之后，甲胺废水的生化能力和毒性得到了有效改善，有效提高其生化能力，同时本发明催化剂具有磁性，易于回收，可重复利用，环境友好，可大规模生产应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不仅限与此。

实施例1

取粉碎过的比表面积为200-300m²/g的磁铁矿5kg在800℃下焙烧3h，冷却至25℃后，将磁铁矿加入30wt%的纳米TiO₂溶液（浸渍液）中，放置24h后120℃干燥，使磁铁矿与纳米TiO₂的质量比为4∶1，接着在1200℃下焙烧6h即得。

将所制备的催化剂采用挤条工艺成型后装入催化氧化反应塔，所述催化剂的添加量为催化氧化反应塔容积的1/2，将甲胺废水与双氧水混合之后，用泵打入催化氧化反应塔中，在塔中停留60min之后出塔，出塔后进行常规生化处理即可。

对进塔前后的水质进行分析，分析测试结果如下表所示：

由表中分析测试结果可知，甲胺废水经过预处理之后，COD去除率达到13%，表征生化能力的指标B/C（BOD₅/ CODcr）从0.039上升到0.32，有较显著的提高，有利于后续的生化处理。

实施例2

取粉碎过的比表面积为250-300m²/g的磁铁矿5kg在700℃下焙烧5h，冷却至室温（25℃）后，将磁铁矿加入30wt%的纳米TiO₂溶液（浸渍液）中，放置12h后105℃干燥，使磁铁矿与纳米TiO₂的质量比为4∶1，接着在1200℃下焙烧6h即得。

将所制备的催化剂采用挤条工艺成型后装入催化氧化反应塔，所述催化剂的添加量为催化氧化反应塔容积的2/3，将甲胺废水与双氧水汇合之后，用泵打入催化氧化反应塔中，在塔中停留40min之后出塔，出塔后进行常规生化处理即可。

对进塔前后的水质进行分析，分析测试结果如下表所示：

由表中分析测试结果可知，甲胺废水经过预处理之后，COD去除率达到12%，表征生化能力的指标B/C（BOD₅/ CODcr）从0.039上升到0.319，有较显著的提高，有利于后续的生化处理。

实施例3

取粉碎过的比表面积为200-300m²/g的磁铁矿5kg在800℃下焙烧5h，冷却至室温（28℃）后，将磁铁矿加入35wt%的纳米TiO₂溶液（浸渍液）中，放置12h后120℃干燥，使磁铁矿与纳米TiO₂的质量比为3∶1，接着在1000℃下焙烧7h即得。

将所制备的催化剂采用挤条工艺成型后装入催化氧化反应塔，所述催化剂的添加量为催化氧化反应塔容积的3/5，将甲胺废水与双氧水混合之后，用泵打入催化氧化反应塔中，在塔中停留30min之后出塔，出塔后进行常规生化处理即可。

对进塔前后的水质进行分析，分析测试结果如下表所示：

由表中分析测试结果可知，甲胺废水经过预处理之后，COD去除率达到14.6%，表征生化能力的指标B/C（BOD₅/ CODcr）从0.039上升到0.315，有较显著的提高，有利于后续的生化处理。

实施例4

取粉碎过的比表面积为200-300m²/g的磁铁矿5kg在600℃下焙烧5h，冷却至室温（22℃）后，将磁铁矿加入40wt%的纳米TiO₂溶液（浸渍液）中，放置24h后120℃干燥，使磁铁矿与纳米TiO₂的质量比为4∶1，接着在1100℃下焙烧7h即得。

将所制备的催化剂采用挤条工艺成型后装入催化氧化反应塔，所述催化剂的添加量为催化氧化反应塔容积的2/3，将甲胺废水与双氧水混合之后，用泵打入催化氧化反应塔中，在塔中停留50min之后出塔，出塔后进行常规生化处理即可。

对进塔前后的水质进行分析，分析测试结果如下表所示：

由表中分析测试结果可知，甲胺废水经过预处理之后，COD去除率达到14%，表征生化能力的指标B/C（BOD₅/ CODcr）从0.039上升到0.341，有较显著的提高，有利于后续的生化处理。