[發(fā)明專利]類Fenton法深度處理印染廢水催化劑的制備和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210563943.6
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103877978A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 孫承林;劉培娟;衛(wèi)皇曌;于永輝;蔣文天;楊旭;王亞旻
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: B01J23/755
• 分類號: B01J23/755;C02F1/72
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發(fā)明涉及以過渡金屬Cu、Fe、Ni為活性組分，以鋯鋁復合氧化物為載體的負載型催化劑及其制備方法，可用于類Fenton法深度處理難降解印染廢水，屬于水處理技術和功能材料領域。

背景技術

近年來高級氧化技術（Advanced?Oxidation?Process,AOPs）處理難降解有機廢水受到了人們的普遍關注，其中催化濕式過氧化氫氧化技術（Catalytic?Wet?Peroxide?Oxidation，簡稱CWPO）采用氧化性較強的過氧化氫做氧化劑，在反應過程中過氧化氫分解為氧化性更強的羥基自由基（·OH），進而將有機污染物氧化為小分子有機物質甚至直接礦化為H₂O和CO₂，整個過程中不會產生刺激性有害氣體。CWPO技術是1894年Fenton首先發(fā)現和提出的，因此又稱為Fenton技術，使用多相催化劑的催化濕式過氧化氫氧化技術又稱作類Fenton技術，該技術改進了濕式氧化技術（WetO₂Oxidation，簡稱WAO）需要在高溫高壓下才能進行以及對設備要求苛刻的條件，降低了經濟成本，受到越來越多的關注。

催化劑可以改變反應路徑，降低反應條件，因此在催化濕式過氧化氫氧化技術中催化劑研制是關鍵，根據催化劑的形態(tài)可以將其分為均相催化濕式過氧化氫氧化技術和多相催化濕式過氧化氫氧化技術。均相催化中活性組分與反應物接觸充分，具有反應速率高，活性大的優(yōu)點；但該技術受pH限制嚴格，在pH=3左右才有好的催化效果，并且催化過程中會產生大量的金屬泥而增加了處理成本；多相催化具有易分離，可以在寬pH范圍內使用，活性高、穩(wěn)定性強的優(yōu)點，能夠克服均相催化的各種缺點。因此，近年來多相催化劑已經成為研究的熱點；開發(fā)活性高、穩(wěn)定性好、廉價的催化劑是本研究的重點。

目前，關于類Fenton技術的報道大部分都是以苯酚作為模型廢水進行的，對印染廢水等工業(yè)廢水的研究很少；多相類Fenton技術的催化劑載體一般都是以氧化鋁、氧化鈦以及活性炭作為載體。如專利號為CN1562798A的專利采用氧化鋁作為載體擔載活性組分鐵處理苯酚和硝基酚廢水，能夠取得很好的催化效果；專利號為CN102101053A的專利，利用氧化鋁、氧化鈦或活性炭為載體擔載貴金屬釕或鈷為活性組分，并添加第二組成Ce或Fe制得處理有機廢水的催化劑，雖然效果良好，但是成本較高。本文采用共沉淀法制備了一種具有高表面積和強度的鋯鋁復合氧化物載體，并用其擔載過渡金屬做為催化劑，制備了一種能夠在常溫常壓下高效降解印染廢水的催化劑，該催化劑具有很好的催化活性和穩(wěn)定性，并且具有長的使用壽命，適合工業(yè)化應用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提出一種用于類Fenton法深度處理難降解有機廢水的催化劑的制備方法，旨在提高催化劑的活性和穩(wěn)定性，以提高類Fenton反應的活性、降低廢水中金屬泥的含量，從而促進類Fenton技術的廣泛應用。

本發(fā)明提供了一種過渡金屬氧化物/鋯鋁復合氧化物催化劑的制備方法。該催化劑以過渡金屬Cu、Fe、Ni為活性組分，以鋯鋁復合氧化物為載體，采用等體積浸漬法制得；該催化劑能夠高效降解印染廢水，并且穩(wěn)定性良好，按照如下步驟制備：

鋯鋁復合氧化物載體制備步驟為：（1）將0.2～0.8mol的ZrOCl₂·8H₂O及0.2～0.8mol?Al(NO₃)₃·9H₂O溶解到1～2.5L的純水中，加入0～2mol的硝酸防止水解，并加入0～200ml雙氧水，攪拌20min配制成鋯鋁復合鹽溶液；（2）向加熱到60~80℃的鋯鋁復合鹽溶液中，以10ml/min的速率逐滴加入1~2.5L的12.5wt.%氨水中，或者將鋯鋁復合鹽溶液以15ml/min的速率逐滴加到1~2.5L的12.5wt.%氨水中，生成白色膠狀物；（3）膠體常溫老化12h，真空過濾并洗滌，所得濾餅擠條；（4）擠出物在25～120℃進行一步或兩步干燥2～24h，然后在500～800℃進行一步或兩步煅燒2～8h制得鋯鋁復合氧化物載體。