公布日：2023.12.05
申请日：2023.11.02
分类号：B01J20/20(2006.01)I;B01J20/28(2006.01)I;B01J20/30(2006.01)I
摘要
本发明公开了一种含糖废水的水热炭化处理方法，包括以下步骤:S1、将含糖废水、铁盐、碳酸氢铵、尿素按质量比（5-15）:（0.5-1.2）：（1-2）：（0.5-1.5）的比例加入到溶剂中，再加入酸搅拌混合后得到混合溶液；进行水热反应；S2、将混合溶液置于反应釜中进行水热反应，并将反应产物进行固液分离，以及将固相产物洗涤过滤；S3、将过滤后的产物在惰性气体下煅烧活化，得到炭材料。所制备得到的介孔-微孔结构的炭材料，介孔的孔径为30～80nm，微孔的孔径为10～300µm，具有较高的比表面积，活性位点多，因而在催化吸附领域表现出优异的性能。炭材料作为吸附材料，既处理了糖废又有效利用了碳资源，满足了吸附剂的巨大需求。
权利要求书
1.一种含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，包括以下步骤:S1、将含糖废水、铁盐、碳酸氢铵、尿素按质量比（5-15）:（0.5-1.2）：（1-2）：（0.5-1.5）的比例加入到溶剂中，再加入酸搅拌混合后得到混合溶液；进行水热反应；S2、将混合溶液置于反应釜中进行水热反应，并将反应产物进行固液分离，以及将固相产物洗涤过滤；S3、将过滤后的产物在惰性气体下煅烧活化，得到炭材料。
2.根据权利要求1所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，步骤S1中，所述铁盐为三氯化铁或多羟基铁。
3.根据权利要求2所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，所述多羟基铁由以下步骤制备得到：将碳酸盐、过硫酸盐和铁盐加入到水溶液中，搅拌，老化，得到多羟基铁溶液；向多羟基铁溶液加入过氧化氢搅拌，得到混合溶液；向混合溶液逐渐滴加氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，得到沉淀物，过滤，得到所述多羟基铁。
4.根据权利要求3所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，碳酸盐、过硫酸盐和铁盐的质量比为（2-3）:（0.8-1.5）：（1-2）。
5.根据权利要求3所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，过氧化氢质量体积比为20-25％。
6.根据权利要求3所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，过硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾或者过二硫酸铵中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，步骤S2中，水热反应的温度为150-220℃，时间为12-24h。
8.根据权利要求1所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，步骤S3中，煅烧活化的温度为550-50℃，时间为1-h。
9.根据权利要求1所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，步骤S1还包括：取制糖工业废水，向制糖工业废水中加入聚合硫酸铝，混合均匀后自然沉降；沉降结束后，抽取上层上清液，将上层上清液通过过滤膜，再经膜分离装置微滤处理，获得含糖废水。
10.根据权利要求1所述的含糖废水的水热炭化处理方法，其特征在于，聚合硫酸铝加入量为废水重量的2-3wt%，沉降时间为3～5h。
发明内容
为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种含糖废水的水热炭化处理方法，包括以下步骤:S1、将含糖废水、铁盐、碳酸氢铵、尿素按质量比（5-15）:（0.5-1.2）：（1-2）：（0.5-1.5）的比例加入到溶剂中，再加入酸搅拌混合后得到混合溶液；进行水热反应；S2、将混合溶液置于反应釜中进行水热反应，并将反应产物进行固液分离，以及将固相产物洗涤过滤；S3、将过滤后的产物在惰性气体下煅烧活化，得到炭材料。
进一步的，步骤S1中，所述铁盐为三氯化铁或多羟基铁。
进一步的，所述多羟基铁由以下步骤制备得到：将碳酸盐、过硫酸盐和铁盐加入到水溶液中，搅拌，老化，得到多羟基铁溶液；向多羟基铁溶液加入过氧化氢搅拌，得到混合溶液；向混合溶液逐渐滴加氢氧化钠溶液，边滴加边搅拌，得到沉淀物，过滤，得到所述多羟基铁。
进一步的，碳酸盐、过硫酸盐和铁盐的质量比为（2-3）:（0.8-1.5）：（1-2）。
进一步的，过氧化氢质量体积比为20-25％。
进一步的，过硫酸盐为过二硫酸钠、过二硫酸钾或者过二硫酸铵中的一种或多种。
进一步的，步骤S2中，水热反应的温度为150-220℃，时间为12-24h，溶剂为水或乙醇。
进一步的，步骤S3中，煅烧活化的温度为550-50℃，时间为1-3h。
进一步的，步骤S1还包括：取制糖工业废水，向制糖工业废水中加入聚合硫酸铝，混合均匀后自然沉降；沉降结束后，抽取上层上清液，将上层上清液通过过滤膜，再经膜分离装置微滤处理，获得含糖废水。
进一步的，聚合硫酸铝加入量为废水重量的2-3wt%，沉降时间为3～5h。
相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：水热反应过程中，糖类发生脱水反应，形成呋喃产物，在酸作用下呋喃产物与反应体系中的Fe离子形成配位，并与碳酸氢铵的水解产物以及尿素的水解产物发生反应聚集，而且呋喃产物以氢键与尿素水解产物的羟基作用形成介孔，然后呋喃产物进一步脱水形成炭，最后通过煅烧，碳酸氢铵发生分解反应形成微孔，得到介孔-微孔结构的炭材料。所制备得到的介孔-微孔结构的炭材料，介孔的孔径为30～80nm，微孔的孔径为10～300µm，具有较高的比表面积，活性位点多，因而在催化吸附领域表现出优异的性能。炭材料作为吸附材料，既处理了糖废又有效利用了碳资源，满足了吸附剂巨大需求。
利用碳酸盐、过硫酸盐对铁盐进行改性，得到反应活性较高的多羟基铁溶液，再加入过氧化氢将残留亚铁离子氧化成三价铁，再加入氢氧化钠，并通过控制铁离子和氢氧根的摩尔比，得到多羟基铁沉淀物，过滤得到多羟基铁。而且多羟基铁羟基能够促进呋喃产物与反应体系中的Fe离子的配位，并且能够促进呋喃产物以氢键与尿素水解产物的结合，进而增加介孔的生成，进一步提高了炭材料的吸附能力。
（发明人：霍志保;姚国栋;任德章）
