[發(fā)明專(zhuān)利]一種微波誘導(dǎo)催化劑及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710052639.4
• 申請(qǐng)日: 2007-07-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101116819A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張惠靈;鄭利祥;劉紅;農(nóng)佳瑩;徐亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/835
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/835;B01J23/83;B01J21/04
• 代理公司: 武漢開(kāi)元專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 樊戎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于負(fù)載型催化劑的制備技術(shù)領(lǐng)域。尤其涉及一種可以利用微波且固液分離良好的復(fù)合微波誘導(dǎo)催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

近幾年來(lái)，微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)(Microwave?Induced?Oxidation?Process，簡(jiǎn)稱(chēng)MIOP)在環(huán)境工程中降解水體或空氣中的有機(jī)污染物等方面具有巨大的應(yīng)用潛力，在降解有毒有機(jī)物的礦化分解方面與濕式催化氧化、電催化等技術(shù)具有一定的可比性。因此，微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用研究已成為研究的熱點(diǎn)之一。但微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)在廢水處理上尚未大規(guī)模工業(yè)化，在工程應(yīng)用上存在的主要問(wèn)題是工藝中催化劑的穩(wěn)定性小、成本高、分離回收性差。

目前，大多研究采用活性炭或改性活性炭作為微波誘導(dǎo)催化氧化工藝的催化劑(馬慧俊.改性活性炭纖維催化劑制備及在微波誘導(dǎo)氧化工藝中應(yīng)用[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文.2005.)。在微波輻照下，其可催化氧化處理大氣和廢水中難降解的有機(jī)污染物，但由于活性炭體系存在機(jī)械強(qiáng)度差，活性組分易流失而失活，使用成本較高等缺點(diǎn)，大大限制了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。此外，以活性氧化鋁為載體的負(fù)載型催化劑(200410013583.8)雖然改善了機(jī)械強(qiáng)度，但其未經(jīng)稀土元素氧化物在結(jié)構(gòu)和形態(tài)上的改性，催化性能有限。因此，如果能夠制備性能穩(wěn)定且效果好的催化劑，解決提高催化劑微波誘導(dǎo)氧化效果、降低運(yùn)行成本等方面的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)吸附和微波誘導(dǎo)催化氧化同時(shí)進(jìn)行，就能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)處理過(guò)程的連續(xù)化，也能夠拓寬微波誘導(dǎo)催化氧化技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種制備工藝簡(jiǎn)單、制備周期短、可工業(yè)化廢水處理、在廢水處理過(guò)程中具有良好的固液分離性、比活性炭負(fù)載體系更高穩(wěn)定性的、可再生的、大比表面積的微波誘導(dǎo)催化劑制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：或?qū)⒐I(yè)活性氧化鋁用蒸餾水洗去雜質(zhì)、干燥，在馬弗爐中溫度為150～550℃條件下焙燒活化1～5h；按固液質(zhì)量比為1～5∶1000將活化氧化鋁置入濃度為0.005～0.3mol/L的硝酸鹽溶液中浸漬12～24h，除去上清液后在60～70℃條件下干燥5～8h；再在馬弗爐中焙燒，以10～15℃/min的升溫速度加溫至150～550℃，保溫1～5h，焙燒后取出冷卻；

或?qū)⒐I(yè)活性氧化鋁用蒸餾水洗去雜質(zhì)、干燥，在溫度為150～550℃條件下于馬弗爐中焙燒活化1～5h，按固液質(zhì)量比為1～5∶1000將活化氧化鋁置入濃度為0.005～0.2mol/L的稀土元素的硝酸溶液中浸漬12～24h，除去上清液，在60～70℃條件下干燥5～8h；再將干燥后的改性氧化鋁在馬弗爐中焙燒，以10～15℃/min的升溫速度加溫至150～550℃，保溫1～5h，焙燒后的氧化鋁取出冷卻，得到催化劑前驅(qū)物；然后將所制備的催化劑前驅(qū)物按固液質(zhì)量比為1～5∶1000放進(jìn)濃度為0.005～0.3mol/L的硝酸鹽溶液浸漬，浸漬12～24h，除去上清液，在60～70℃條件下干燥5～8h；最后在馬弗爐中焙燒，以10～15℃/min的升溫速度加溫至150～550℃，保溫1～5h；焙燒后取出冷卻。

其中：硝酸鹽或?yàn)橄跛徙~、或?yàn)橄跛徼F、或?yàn)橄跛徙~與硝酸鐵的混合物；稀土元素的硝酸溶液為硝酸鈰、硝酸釹、硝酸鑭中的一種。

由于采用上述技術(shù)方案、本發(fā)明以工業(yè)活性氧化鋁為催化劑載體，經(jīng)稀土元素改性后采用硝酸銅、硝酸鐵中的一種或兩種對(duì)載體進(jìn)行浸漬、干燥和焙燒等處理，化學(xué)改性后的復(fù)合材料作為催化劑用于微波誘導(dǎo)催化氧化工藝氧化處理廢水中難降解有機(jī)污染物。

活性氧化鋁是一種多孔性物質(zhì)，具有比重大、比表面積大、孔隙率大和活性高吸附能力強(qiáng)的特性，是一種常用的催化劑載體。采用浸漬法將過(guò)渡金屬氧化物活性組分加載到活性氧化鋁的表面可以很好地解決活性組分回收再生的問(wèn)題，即固液分離后的催化劑在微波輻照下實(shí)現(xiàn)活性再生。浸漬法制備工藝簡(jiǎn)單、制備周期短，所制備的催化劑在廢水處理過(guò)程中具有良好的固液分離性、比活性炭負(fù)載體系更高穩(wěn)定性、可再生的、大比表面積的特點(diǎn)。

同時(shí)，在制備過(guò)程中利用稀土元素氧化物改性載體，由于稀土元素氧化物(如二氧化鈰)在適中溫度下的可還原性，其晶格氧與氣相氧存在一個(gè)平衡，在氧分壓相對(duì)較低時(shí)可失去晶格氧，而在氧分壓較高時(shí)可儲(chǔ)存氧，從而起到穩(wěn)定載體表面和貯氧的作用。氧在催化劑表面存在兩種形態(tài)：一種低結(jié)合能的結(jié)構(gòu)氧，一種高結(jié)合能的化學(xué)氧。研究表明，化學(xué)氧能在氧化反應(yīng)中改善催化劑的催化活性。