[發明專利]過渡金屬摻雜的固體催化劑、其制備方法及處理水的方法

有效

• 申請號: 201310473692.7
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN104549275B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 王穎華;陳紅娟;邱峰
• 申請（專利權）人: 王穎華;陳紅娟;邱峰
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J23/72;B01J23/06;B01J23/34;B01J29/80;C02F1/72
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 王春偉;劉繼富

本發明提供了一種過渡金屬摻雜的固體催化劑及其制備方法，該過渡金屬摻雜的固體催化劑包含：載體，所述載體為沸石優選α活性氧化鋁或改性沸石；和摻雜在所述載體上的選自Fe、Cu、Mn、Zn和Ni中的一種或更多種的過渡金屬。本發明還涉及利用本發明的固體催化劑降低水中的COD的水處理方法。

技術領域

本發明涉及一種過渡金屬摻雜的固體催化劑、尤其是用于水如廢水處理的過渡金屬摻雜的固體催化劑，其制備方法及降低廢水中COD的處理水的方法。

背景技術

近年來，隨著工業的持續發展，各種有機溶劑及化學合成有機物被大量使用，導致工業廢水中化學需氧量，即COD（Chemical Oxygen Demand）值較高。COD是以化學方法測量水樣中需要被氧化的還原性物質的量。如不能有效降低廢水中的COD，則會嚴重污染環境。因此，如何有效去除這些污染物已成為現今廢水處理領域中的一大課題。在眾多廢水處理方法中，高級氧化處理方法具有反應快速和不受污染物濃度限制等優點，因此成為近來較為常用的廢水處理方法。

一般而言，高級氧化處理方法包括Fenton法、光氧化法、臭氧氧化法、高效率電解氧化法和濕式氧化法等。其中，Fenton法是利用氧化劑過氧化氫的氧化能力，并以亞鐵離子為過氧化氫的催化劑，產生具有高氧化能力的自由基，將廢水中的有機物直接氧化成二氧化碳和水，或氧化成小分子有機污染物，從而提高廢水的可生化性，有效降低其中的COD。

Fenton氧化技術雖然對高COD廢水的凈化效果較佳，但是，其需要加入顯著過量的氧化劑，即氧化劑的投加量(mg/L)和水中的COD(mg/L)的比值一般為10:1，因此運行成本較高。

發明內容

本發明提供一種過渡金屬摻雜的固體催化劑、其制備方法和處理水尤其是廢水以降低水中COD的方法。本發明提供的過渡金屬摻雜的固體催化劑具有非常好的催化作用，能明顯降低通過氧化技術凈化水時氧化劑的投加量，即顯著降低凈化水時所投加的氧化劑和水中COD的比值，從而能夠在有效地降低水中的COD的同時降低運行成本。

在一個實施方案中，本發明的過渡金屬摻雜的固體催化劑包含：

載體，所述載體為沸石尤其是α活性氧化鋁或改性沸石；和

摻雜在所述載體上的過渡金屬。

在一個優選的實施方案中，所述過渡金屬為Fe、Cu、Mn、Zn和Ni中的一種或更多種。

在一個優選的實施方案中，所述載體的粒徑為0.2mm～10mm，優選為1mm～8mm，最優選為2mm～4mm。

在一個優選的實施方案中，所述過渡金屬在載體表面（包括載體內部孔道的表面）的摻雜深度為2nm到10nm，優選為3到5nm。

在另一個方面，本發明提供一種過渡金屬摻雜的固體催化劑的制備方法，包括以下步驟：

a）使得沸石優選α活性氧化鋁或改性沸石與過渡金屬化合物的水溶液接觸、在過渡金屬化合物溶液徹底浸漬沸石后加入堿溶液，然后將溫度升高進行動態金屬摻雜，得到金屬摻雜的固體催化劑前體；

b）對步驟a）得到的金屬摻雜的固體催化劑前體進行煅燒，得到過渡金屬摻雜的固體催化劑。

在一個優選的實施方案中，在上述步驟a）之前，上述方法還包括：

將所述沸石優選是α活性氧化鋁或改性沸石在溫度為100℃～200℃的條件下干燥1h～8h、優選干燥2h～6h。

優選地，在所述步驟a）中，所述過渡金屬化合物為選自Fe、Cu、Mn、Zn和Ni中的一種或更多種的過渡金屬的硝酸鹽、氯化物或硫酸鹽等；所述過渡金屬化合物溶液的質量濃度為10%～60%，優選為20%～50%；所述堿溶液的質量濃度為1%～10%、優選為2%～8%、更優選為4-6%。優選地，所述堿溶液為氫氧化鈉或氫氧化鉀等。