[發明專利]一種處理工業廢水催化劑的制備及其使用方法

有效

• 申請號: 200810070957.8
• 申請日: 2008-04-24
• 公開（公告）號: CN101259428A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 付賢智;劉平;吳棱;陳旬;王緒緒;戴文新;員汝勝;丁正新;蘇文悅;侯乙東
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J29/12;B01J29/46;C02F1/30;C02F1/78
• 代理公司: 福州元創專利代理有限公司
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于化學催化劑領域，更具體涉及一種處理工業廢水催化劑的制備及其使用方法。

背景技術

工業廢水的治理和再利用是環境友好生產的一個主要方面。目前廣泛使用的工業廢水處理技術通常為物理吸附、化學沉淀及微生物分解等常規方法。這些處理方法無法徹底去除廢水中的污染物，其處理后的廢水也無法再利用。為此，常規工藝處理過的廢水必須經過濕式催化氧化、電解氧化、臭氧氧化、光催化、常溫催化等工藝進行深度氧化處理，以進一步降低廢水中的污染物。然而，這些方法各自存在缺點：濕式催化氧化工藝所需溫度較高，耗能大；電解氧化工藝不僅耗能，處理能力也較低；臭氧氧化技術處理能力較強，但成本高；光催化雖然深度處理氧化污染物，但處理能力非常有限；常溫催化氧化工藝處理能力較弱，適用對象有限。因而單純的一種處理工藝往往無法真正滿足工業化的需求。在此基礎上，人們進一步將這些深度氧化工藝組合起來，以提高處理能力。如，通過紫外光照與臭氧的組合、臭氧與催化劑的組合都可提高臭氧氧化廢水污染物的能力。然而，紫外光照與臭氧的組合對臭氧的依賴度很高，需要大量的臭氧才能有效。臭氧與催化劑的組合中，催化劑中活性組分對臭氧具有較高的分解活性，使其產生大量的O^2-，O₂^2-等陰離子活性氧物種而提高臭氧氧化能力。這些活性組分包括Ag₂O，NiO，Fe₂O₃，Co₃O₄，CeO₂，MnO₂，CuO等P型半導體氧化物。P型半導體氧化物的臭氧分解活性較高，其原因可能是反應產生的O^2-，O₂^2-等陰離子氧物種通過庫侖力與催化劑表面作用而能在P型半導體上穩定存在，使其電導增加，從而增強了催化劑的反應活性。進一步研究表明，在催化劑中添加K₂O等電子助劑可提高催化劑的臭氧分解活性。然而，催化劑在溶液中的長期使用將引起活性組分及助劑的流失，導致催化劑極易失活而無法實現工業化。因此，如何防止催化劑中活性組分的流失、提高催化劑的活性穩定性是影響臭氧與催化劑組合技術應用于處理工業廢水的主要因素。光照作用實際是一個提供電子的過程，因而若能通過光照激發催化劑的活性組分，將有可能使其產生電子而提高活性。即電子助劑的作用可以用合適波長的光照來實現。而對于活性組分的負載，可用特殊的方法使得活性組分與載體中間發生較強的化學作用，減少和避免其流失現象。

發明內容：

本發明提供一種處理工業廢水催化劑的制備和使用方法，本發明針對臭氧與催化組合技術中催化劑活性組分與助劑易流失的缺點，通過離子交換方式將活性組分負載在分子篩載體上，以提高活性組分與載體的結合能力；制備方法簡單易行，原料來源廣泛，并通過光照的給電子作用代替電子助劑以長期有效地提供電子，促進催化劑與臭氧產生活性物種；兩者的共同作用將提高催化劑的活性穩定性和使用壽命，進而有助于此類技術的工業化。

本發明的處理工業廢水催化劑的制備方法，其特征在于：所述催化劑的制備方法是以分子篩為載體，以離子交換方式將MnO₂、CeO₂、Ag₂O、CuO等P型半導體氧化物中的一種或幾種負載在分子篩上，最后通過成型制得含P型半導體氧化物的負載型催化劑。

本發明的處理工業廢水催化劑的使用方法，其特征在于：所述催化劑在臭氧和光照共同存在下使用。

本發明的顯著優點在于：

(1)一方面，本發明以離子交換方式負載活性組分，提高了活性組分與載體間的結合強度，可減少活性組分的流失；另一方面，本發明利用光照替代催化劑中的電子助劑作用，可避免因電子助劑流失所導致的活性下降。

(2)催化劑先負載活性組分后成型的工藝，可以有效地提高催化劑負載活性組分的能力，而成型催化劑的使用還可減少粉末催化劑使用過程中所帶來的催化劑分離和回收問題。

(3)本發明催化劑使用方便，能夠長期有效地處理工業廢水中的有機污染物。

具體實施方式

本發明是以離子交換的方式在分子篩載體表面負載MnO₂、CeO₂、Ag₂O、CuO等P型半導體氧化物中的一種或幾種，通過成型后制得重量含量為0.5～10.0％P型半導體氧化物的負載型催化劑。

本發明的制備步驟如下：