[發明專利]一種處理有機廢水的負載型催化劑及其制備方法

無效

• 申請號: 200910153485.7
• 申請日: 2009-10-12
• 公開（公告）號: CN102039192A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: 王侃;侯琳熙;嚴永紅;黃亦真
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;B01J31/06;B01J32/00;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明涉及一種可用于常壓催化濕式過氧化物氧化處理有機廢水的負載型催化劑及其制備方法，這種催化劑與雙氧水聯合使用能夠在常壓下用于催化濕式氧化工藝來處理有毒、有害、難生物降解有機廢水，屬于水處理領域。

背景技術

隨著化工、醫藥等行業的不斷發展，有毒、有害、難生物降解有機物的污染已經成為一個全球性的重大環境問題，而傳統的廢水處理方法對于這類物質的去除效果并不理想。高級氧化技術是處理有毒、有害、難生物降解有機物的有效技術手段，常用的高級氧化技術包括光催化氧化、臭氧氧化、Fenton(芬頓)試劑氧化、催化濕式氧化等。

催化濕式氧化技術(Catalytic?wet?oxidation，簡稱CWO)由于其能夠快速、有效地處理有毒、有害、難生物降解有機污染物，受到了廣泛的研究。催化濕式過氧化物氧化技術(Catalytic?wet?peroxide?oxidation，簡稱CWPO)則克服了CWO技術操作條件苛刻的缺陷，能夠在溫度較低(甚至常溫)、常壓下實現有機污染物的快速礦化，因此能夠大幅削減設備投資費用和能耗，具有廣闊的應用前景。均相CWPO技術對難降解有機污染物有著很高的處理效率，但同時也存在著一些缺點，比如pH的應用范圍較窄，催化劑難以與廢水分離，易造成催化劑的流失和二次污染。因此，開發廉價、高活性、高穩定性、易分離的非均相催化劑是CWPO技術的關鍵。

近年來一些學者嘗試了用無機材料作為載體制備可用于非均相CWPO工藝的負載型催化劑。例如Fajerwerg等發表文章(Applied?Catalysis?B：Environmental?1996(10)229-235)將亞鐵離子負載于二氧化硅、Al₂O₃及分子篩ZSM5上，對苯酚進行非均相CWPO降解，結果表明Fe²⁺/ZSM5的催化效果最佳，2h左右即可將苯酚溶液完全降解，TOC的去除率為46％，反應后溶液中的Fe²⁺和Fe³⁺濃度低于5ppm，并且該催化劑可重復使用。Fe或Cu柱撐的粘土催化劑也是常見的性能優良的負載型CWPO催化劑，例如Barrault等人研究(Applied?Catalysis?B：Environmental?1998(3-4)269-274)以Al-Cu和Al-Fe柱撐粘土為催化劑、H₂O₂為氧化劑降解苯酚溶液，經350h的連續運行，該催化劑仍然保持很好的催化活性，顯示了很好的催化效果和穩定性。但目前可用于非均相CWPO工藝的負載型催化劑也存在一些不足，主要表現為：(1)負載型催化劑的制備過程復雜、二次污染較大、成本較高，限制了工業化應用；(2)負載型催化劑一般為粉末狀，固液分離困難，增加了工藝的復雜程度；(3)以分子篩等無機材料為載體制備的催化劑，其孔徑一般小于10納米，傳質效率低，對大分子的有機物降解效果差。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種新型的可用于常壓催化濕式過氧化物氧化處理有機廢水的負載型催化劑，該催化劑可用于CWPO工藝處理有毒、有害、難生物降解有機廢水，而且催化活性高、易分離。

本發明所要解決的第一個技術問題是提供一種制備工藝簡單、污染少、成本低可用于常壓催化濕式過氧化物氧化處理有機廢水的負載型催化劑的制備方法。

本發明為解決上述第一個技術問題所采取的技術方案為：一種處理有機廢水的負載型催化劑，其特征在于：所述催化劑的活性組分為Fe²⁺，負載量為1％～3％；所述催化劑的載體為環氧樹脂基多孔聚合物，平均粒徑為2mm～5mm；該催化劑的比表面積為158m²/g～180m²/g，具有介孔或微孔結構。

作為改進，所述的負載型催化劑與雙氧水聯合使用能夠在常壓下用于催化濕式氧化工藝來處理有毒、有害、難生物降解有機廢水。

作為改進，所述的催化劑操作時的反應壓力為常壓1atm，反應溫度為30℃～70℃，反應pH值為2～5，所用氧化劑為雙氧水。

本發明以賤金屬Fe²⁺作為催化劑的活性組分，成本低廉；環氧樹脂基多孔聚合物具有比表面積大、孔徑可調、機械強度高、耐酸耐堿、與催化劑活性組分結合穩定、容易與廢水分離的優點；該催化劑制備工藝流程簡單、快速、成本低、二次污染小，具有工業應用價值。

本發明為解決上述第二個技術問題所采取的技術方案為：一種處理有機廢水的負載型催化劑的制備方法，其特征在于依次包括以下幾個步驟：