[發(fā)明專利]海泡石?堿式碳酸鉍催化劑及其在處理有機(jī)廢水中的應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611161190.0
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN106694013A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周繼承;仇殷;石妮
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 主分類號: B01J27/236
• 分類號: B01J27/236;C02F1/00;C02F1/30;C02F101/34
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務(wù)所(普通合伙)43214
• 代理人: 鄭雋,周曉艷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及脫硝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海泡石-堿式碳酸鉍催化劑及其在處理有機(jī)廢水中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染也日趨嚴(yán)重，尤其是水環(huán)境污染。有機(jī)廢水毒害高、色度深、成分復(fù)雜、難生化降解。這些有機(jī)廢水流入江河湖海中，致使水體受到嚴(yán)重污染，導(dǎo)致人類等生物的生命受到嚴(yán)重威脅。工業(yè)廢水中的許多芳香族化合物已被美國環(huán)保局列為優(yōu)先污染物控制名單中，這些污染物主要來自合成染料、制藥、石油化工、精細(xì)化工等行業(yè)。其中硝基酚及其衍生物類污染物具有呼吸系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)毒害性，且生化降解率低，傳統(tǒng)的處理方法難以滿足污染物控制要求。故尋求一種高效、安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的有機(jī)廢水排放前處理的方法迫在眉睫。

目前用于有機(jī)廢水的處理方法主要為物理吸附法、超聲降解法、生物脫色法、光催化降解法、微波輔助或強(qiáng)化光催化法，微波與無機(jī)氧化劑共同處理法。其中，生物法耗時(shí)長且污染物難以完全降解，吸附法只是將污染物轉(zhuǎn)移，不能從根本上將污染物降解，超聲法耗時(shí)長，效率不高。光催化只適合低色度低濃度的廢水處理，且耗時(shí)長。微波輔助或強(qiáng)化光催化法能耗高，設(shè)備復(fù)雜，沒有從根本上改進(jìn)常規(guī)的光催化法。微波與無機(jī)氧化劑共同處理法處理成本高，不經(jīng)濟(jì)。

綜上所述，急需一種能夠極大地提高污染物的降解效率、縮短處理時(shí)間以及降低處理成本的催化劑及其用于處理廢水的方法以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種制備方便且催化效果好的海泡石-堿式碳酸催化劑，具體是：

一種海泡石-堿式碳酸鉍催化劑，由海泡石、碳酸銨溶液以及硝酸鉍溶液采用沉積-沉淀法制備。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述沉積-沉淀法制備的具體過程是：

第一步、將海泡石分散于碳酸銨溶液中并通過超聲處理0.5-2.0小時(shí)，得海泡石混懸液；

第二步、將硝酸鉍溶液逐滴加入所述海泡石混懸液中，攪拌1.5-2小時(shí)，得反應(yīng)液；

第三步、將反應(yīng)液過濾和洗滌后，得到洗滌濾餅，將洗滌濾餅在溫度為60℃-80℃條件下進(jìn)行干燥，得固體物；

第四步、將固體物在溫度為350℃-500℃的條件下進(jìn)行煅燒，即得海泡石-堿式碳酸鉍催化劑；

所述海泡石、碳酸銨和硝酸鉍的質(zhì)量配比按海泡石-堿式碳酸鉍催化劑中海泡石與堿式碳酸鉍的質(zhì)量比為1-5：5-9的配比來計(jì)算。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述海泡石為提純及活化后的海泡石；所述第二步中：攪拌時(shí)的攪拌速率為200-1000r/min，逐滴加入的時(shí)間為60-90min；所述第三步中：干燥的溫度為60℃，干燥時(shí)間為12小時(shí)；所述第四步中：煅燒的溫度為400℃，煅燒時(shí)間為1小時(shí)；

所述海泡石、碳酸銨和硝酸鉍的質(zhì)量配比按海泡石-堿式碳酸鉍催化劑中海泡石與堿式碳酸鉍的質(zhì)量比為1：9、3：7或5：5的配比來計(jì)算。

應(yīng)用本發(fā)明的海泡石-堿式碳酸鉍催化劑，效果是：原料容易獲得，成本低；制備方法簡單，便于工業(yè)化生產(chǎn)；用于廢水處理時(shí)，降解效率高，處理時(shí)間得到大大縮短，大大降低處理成本；可降解廢水的濃度范圍廣，能夠連續(xù)化規(guī)?；幚恚子诠I(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明還公開了一種采用上述海泡石-堿式碳酸鉍催化劑在處理有機(jī)廢水中的應(yīng)用，具體處理過程如下：量取一定量的廢水；在廢水中加入如上所述的海泡石-堿式碳酸鉍催化劑；轉(zhuǎn)移至微波化學(xué)反應(yīng)器中；開啟微波化學(xué)反應(yīng)器，在微波輻照下進(jìn)行廢水處理。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，微波輻照過程中：微波功率為400-600W，微波輻照時(shí)間為1-7min。

以上技術(shù)方案中優(yōu)選的，所述廢水為硝基酚廢水，其酸堿度為6；處理100ml濃度為50-500mg/L的廢水時(shí)，海泡石-堿式碳酸鉍催化劑的用量為0.1-0.7g。

本發(fā)明的海泡石-堿式碳酸鉍催化劑在處理有機(jī)廢水中的應(yīng)用，效果是：

(1)處理方法工藝簡單、工藝參數(shù)容易控制和無二次污染的效果。

(2)處理有機(jī)廢水過程中，毋須通入空氣鼓泡或添加額外的氧化劑如氧氣、臭氧、雙氧水等，微波催化劑吸收微波而被激發(fā)產(chǎn)生電子-空穴對，氧分子及水分子與電子及強(qiáng)吸電子的空穴結(jié)合從而產(chǎn)生的超氧自由基及羥基自由基等活性氧物質(zhì)充當(dāng)了降解反應(yīng)的氧化劑。

(3)適用于濃度為50-500mg/L的硝基酚廢水，能夠連續(xù)化規(guī)?；幚恚子诠I(yè)化生產(chǎn)。

(4)處理方法所需設(shè)備簡單，易操作，投資和運(yùn)行成本低，占地面積少，適用于染料、制藥、石油化工、精細(xì)化工等行業(yè)中有機(jī)廢水的處理。