[發明專利]一種催化濕式氧化催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310620750.4
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104667985A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 蔣廣安;劉雪玲;崔曉莉;張曄;單廣波;楊春雁;李寶忠;郭宏山;劉忠生
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: B01J32/00
• 分類號: B01J32/00;B01J21/04;B01J21/18;B01J23/83;B01J23/889;C02F1/78;C02F101/34
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種催化濕式氧化催化劑及其制備方法，特別是含活性炭和無定形氧化鋁的催化濕式氧化催化劑及其制備方法。

背景技術

隨著全球性環保法規的日益嚴格，污水達標排放的控制指標要求越來越高，在此形式下，廢水催化氧化處理方法已越來越得到人們的重視和采用，如高濃度污水的催化濕式氧化、電解催化氧化、光催化氧化、高級氧化等。在廢水催化氧化過程中，為獲得理想的處理效果和通過降低反應溫度、反應壓力以保持較低的廢水處理費用，制備具有高活性組分、高強度、高穩定性的廉價催化劑無疑成為廢水催化氧化技術應用的關鍵。

廢水催化氧化的催化劑主要分為均相催化劑和多相固體催化劑兩類。

均相催化劑主要包括以產生含氧自由基的Fenton試劑、Fe³⁺、Cu²⁺、鈷和錳等金屬離子，借助于這些均相催化劑的作用，廢水中的有機組分、硫化物、氨氮等被空氣、氧氣、臭氧、過氧化氫等氧化介質分別氧化成低分子酸(?低分子醇或二氧化碳)、硫酸鹽或硫代硫酸鹽、氮氣等，使廢水達到脫碳、脫硫和脫氮的處理目的。均相氧化催化劑制備和使用過程較為簡單，一般可直接選用鐵、銅、鈷、錳等金屬鹽配成水溶液或直接投入到所處理的廢水中，并由處理后的出水中排出或再生后循環使用。采用均相催化氧化，由于金屬活性組分在廢水中能夠充分溶解和分散，一般可達到較為穩定的廢水處理效果，但存在著藥劑耗量大、運行費用高、金屬流失和二次污染等嚴重問題，致使其應用受到較大的限制。

多相固體催化劑主要是以活性炭、分子篩、無定形氧化鋁、二氧化鈦等為載體，以堿金屬、堿土金屬、過渡金屬或Pt、Pd?貴金屬中的一種或幾種做活性組分構成的催化劑。活性炭是由含碳物質制成的黑色、孔隙發達、比表面積大、吸附能力強的一類微晶質碳。活性炭性質穩定，耐酸、耐堿、耐熱，不溶于水或有機溶劑，易再生，是一種環境友好型吸附劑，廣泛應用于工業“三廢”治理、食品、醫藥、載體、半導體、電池及電能貯存等領域。目前用于廢水處理的多相固體催化劑大多選用活性炭作為載體，但是選用活性炭負載金屬制備的催化劑耐磨性能差，機械強度不高，負載的金屬易流失，使得活性炭催化劑的應用效果打了折扣。無定形氧化鋁因具有良好的化學穩定性，孔容大，具有一定的酸性、孔結構分布集中、機械強度大、耐腐蝕等優點，在催化領域得到了廣泛的應用，但無定形氧化鋁存在比表面小的缺點，對有機物的吸附和轉化能力相對較小。

CN201110225789.7公開了一種利用廢棄活性無定形氧化鋁制備苯吸附材料的方法，它是將廢活性無定形氧化鋁經清洗、過濾、干燥后，采用低溫密閉熱處理方式制備一種活性無定形氧化鋁/活性炭復合材料，對苯具有良好的吸附效果。該方法是將無定形氧化鋁內部的有機物炭化，活性炭主要分布在無定形氧化鋁的孔道中，這樣不但會堵塞氧化鋁的孔道，而且這樣所生成的活性炭在氧化鋁中分布不均勻。

CN201110255525.6公開了一種活性無定形氧化鋁/活性炭復合材料的制備方法，是將鋁型材廠工業污泥、活性炭、粘結劑經過混勻、造粒、陳腐、成型、晾干、燒結、漂洗、干燥等步驟制成活性無定形氧化鋁/?活性炭復合材料。該方法屬于含氧化鋁的物種與活性炭物理混合過程，氧化鋁和活性炭分散不均勻；且所使用的污泥雜質含量高，所得的無定形氧化鋁性質不穩定，無法重復，結構復雜。

CN201010267074.3公開了一種活性氧化鋁復合活性炭材料的制備方法，以氫氧化鋁、活性炭和粘結劑為原料，經混勻、造粒、陳腐、成型、晾干、燒結、漂洗、干燥等步驟，這樣得到的復合材料仍是氧化鋁和活性炭的物理混合物，氧化鋁與活性炭分散不均勻，其綜合性能還需進一步提高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種具有催化性能良好、耐磨性能強、使用穩定性好的催化濕式氧化催化劑及其制備方法。

本發明的催化濕式氧化催化劑，包括載體和負載在載體上的活性金屬組分，其中以過渡金屬和稀土金屬為活性金屬組分，其中過渡金屬選自元素周期表中第4和5周期的非貴金屬，載體是以150目~300目的活性炭為核、以無定形氧化鋁為殼，其中活性炭占載體重量的10%~70%，優選為30%~70%，氧化鋁占載體重量的30%~90%，優選為30%~70%，。

本發明催化劑中，過渡金屬選自釩、鉻、錳、鐵、鈷、銅和鈦中的一種或多種。

本發明催化劑中，以過渡金屬和稀土金屬為活性金屬組分，以催化劑的重量為基準，過渡金屬氧化物的含量為1%~15%，稀土金屬氧化物的含量為1%~15%。