[發明專利]Fe/無機載體催化劑的制備方法

無效

• 申請號: 200810090338.5
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN101259412A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 尤宏;劉婷;孫德智
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J29/072;B01J8/22;B01J19/12;C02F1/72;C02F1/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 韓末洙

本發明專利申請是由申請號為200610151059.6，申請日為2006年11月24日，發明名稱為“多光源三相循環流化床光化學反應器和Fe/無機載體催化劑的制備及其處理廢水的方法”的發明專利分出的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種催化劑的制備方法，具體涉及Fe/無機載體催化劑的制備方法。

背景技術

近些年來，許多學者對于光助均相芬頓體系降解難降解有機污染物做了許多的研究。但是該體系最大的缺點是，在均相體系中的鐵離子的存在使得溶液帶有顏色，隨著反應結束pH值升高，反應過程中會產生大量的含鐵廢泥，鐵泥的處置成本較高，且易造成二次污染。同時，均相芬頓體系只有在較低的pH下才能有效地進行。而光助非均相芬頓體系可以克服上述缺點，其主要優點在于實現鐵元素的重復利用，不產生鐵泥，有機物礦化度高，但光助非均相芬頓體系的關鍵在于高效、低成本的非均相催化劑的研究開發以及高效、適合工業應用的光化學反應器的設計。近10年來，人們開始研究采用含鐵的固體物質或載體固定鐵離子，構成非均相芬頓體系氧化降解有機污染物。

Kiwi.J等人(Langmuir?18(2002)9054-9066)和Parra.S等人(Phys.Chem.B107(2003)7026-7035)研究利用離子交換樹脂通過離子交換將離子固定化，但此樹脂必須避免被強氧化性的自由基腐蝕，所以使用的是Nafion離子交換樹脂，該催化劑處理效果比較好，但有機物的礦化度不高，并且由于Nafion的價格昂貴，不適于工業化應用。也有研究使用無機載體固定鐵離子，這類載體有碳纖維、分子篩、活性Al₂O₃等。金等人研究制得Fe₂O₃/Al₂O₃催化劑(發明專利公開號CN1562798A)，其對苯酚的處理效果好，催化活性高，但由于其粒徑較大，不宜流化，不適合于三相循環流化床反應體系。香港大學JiyunFeng等人發表了數篇文章(Water?Research?40(2006)641-646，ChemicalEngineering?Science?58(2003)679-685)將Fe負載在粘土上制備成催化劑用于處理Orange?II染料。其處理結果表明在90min內，染料的脫色率為100％，總有機碳去除率為70％，Fe溶出很小，可忽略，結果滿意。但由于此催化劑粒徑細小，為納米級，不宜分離且強度不夠，不適合用于三相循環流化床反應體系。

對光反應器的報道也逐漸增多，但總體來說，光化學反應器的研究還基本局限于實驗室研究。光化學反應器設計的問題遠比傳統的化學反應器復雜，除了涉及質量傳遞與混合、流動方式、反應動力學、催化劑的安裝等問題外，還必須考慮光輻射這一重要因素。光反應器必須能提供盡可能大的且能被照射的催化劑比表面積且要宜于工業化放大。現有光化學反應器可以分為固定床和流化床兩種類型。固定床反應器中催化劑顆粒或催化劑膜在反應器內處于靜止狀態，與光和氣、液反應物接觸面積小，使反應速度和處理量都受到很大限制；流化床反應器中催化劑顆粒懸浮在氣液混合物中，增加了催化劑與氣、液反應物的接觸面積，也使有效光照面積得到提高，其中三相流化床反應器由于其獨特的結構，更適用于光化學反應體系，有著廣泛的應用前景。但目前流化床光催化反應器的研究還遠遠少于固定床，并且已有的流化床光化學反應器多為推流式，反應液停留時間不夠，而且化學反應與催化劑回收在同一反應區內進行，催化劑分離回收不充分。

陳愛平等人發明了列燈式填充床光反應裝置(發明專利?公開號CN1528513A)，是一種多光源的固定床光反應器，由于紫外燈長度有限，紫外燈必須在軸向方向通過串/并聯組成紫外燈組件后置于套管中，才能在軸向進行放大，燈管更換較為麻煩，并且此反應器為固定床反應器，催化劑與光和氣、液反應物接觸面積小。周亞松等人發明的流化光催化反應器(發明專利?公開號CN1508073A)，該反應器主體為同軸套管結構，紫外燈置于反應器的內管中，由于紫外燈光強衰減較快，這種反應器允許的環隙寬度很窄，很難實現工業放大化。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前均相芬頓體系處理廢水時，有機物礦化度低，反應過程中產生大量的含鐵廢泥，鐵泥的處置成本高，且易造成二次污染的問題，提供了一種Fe/無機載體催化劑的制備方法。