[發(fā)明專利]一種用于去除水中痕量難降解有機(jī)物的中空納米銅/稀土催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710025025.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN106799233B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛建瑞;李再興;李文亞;劉艷芳;李宗澤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/83
• 分類號(hào): B01J23/83;C02F1/72;C02F1/78;C02F101/30
• 代理公司: 石家莊新世紀(jì)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13100
• 代理人: 周淑歌

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于去除廢水中痕量難降解有機(jī)物的催化劑的制備方法及應(yīng)用。該催化劑是通過銅和稀土金屬對(duì)于中空磁性納米材料進(jìn)行改性制得的。我們發(fā)現(xiàn)其在廢水處理凈化工藝中可以高效地選擇性催化氧化廢水中的痕量難降解有機(jī)物。本方法制備的催化劑具有能和反應(yīng)液充分接觸、選擇性高、活性高、性能穩(wěn)定、使用壽命長、易于回收重復(fù)利用的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于去除廢水中痕量難降解有機(jī)物的催化劑的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

痕量難降解有機(jī)物，容易在生物體內(nèi)富集，也容易成為水體的潛在污染源。這類污染物多包括多環(huán)芳烴、鹵代烴、抗生素表面活性劑、有機(jī)染料等。它們的共同特點(diǎn)是毒性大、成分復(fù)雜、化學(xué)耗氧量高，因而一般處理技術(shù)對(duì)其降解效果很差。如果這些物質(zhì)不加處理的排放到環(huán)境中，勢(shì)必會(huì)造成其在環(huán)境中的富集，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的污染環(huán)境并威脅人類的身體健康。隨著工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，人們制造出了很多難降解有機(jī)物，傳統(tǒng)的生物處理法在處理這類難降解有毒有機(jī)廢水尤其是含殘留微量難降解有機(jī)物的廢水時(shí)顯得力不從心，由此各種高級(jí)氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并且發(fā)展迅速。因此痕量難降解有機(jī)物的治理已成為了目前水污染防治研究中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。

催化臭氧氧化技術(shù)在難降解有機(jī)物的污染治理中顯示出很好的應(yīng)用前景。其將臭氧的強(qiáng)氧化性、催化劑的吸附和催化特性相結(jié)合，能夠在常溫常壓下高效地氧化甚至礦化那些傳統(tǒng)臭氧氧化工藝難以氧化的有機(jī)污染物。然而，臭氧催化氧化過程中用到的均相催化劑通常為一些貴金屬催化劑，價(jià)格昂貴。同時(shí)，這種均相催化劑的分離、回收及再生仍存在較大問題，催化氧化后催化劑的損耗較大。而非均相催化氧化因?yàn)榇呋瘎┲苽涔に嚭唵巍⒁子诨厥仗幚怼⑺幚沓杀据^低等優(yōu)點(diǎn)而成為了非常可行的方案。非均相催化劑主要包括金屬氧化物(MnO₂、Al₂O₃等)及負(fù)載于載體上的金屬或金屬氧化物(Cu-Al₂O₃，Mn-Al₂O₃，Mn-ZSM-5等)。然而，我們?cè)谠囼?yàn)過程中發(fā)現(xiàn)這些催化劑雖然價(jià)格十分便宜，但是通常存在單組分催化活性低，機(jī)械強(qiáng)度不夠大，易粉碎，比表面積小，表面活性組分團(tuán)聚或流失，不能很好的和反應(yīng)液接觸等問題。因此，基于本申請(qǐng)人課題組對(duì)于非均相催化氧化的研究，我們認(rèn)為尋找一種同時(shí)具有均相和非均相催化體系優(yōu)點(diǎn)的改性納米催化劑是解決以上問題的有效方法，這種方法也逐步成為人們當(dāng)下在相關(guān)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種用于去除水中痕量難降解有機(jī)物的催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

選用低密度，機(jī)械性能好，具有磁性的中空磁性納米材料作為催化劑的載體。這種載體可通過催化劑懸浮使反應(yīng)液充分接觸，并且在回收過程可通過磁鐵吸取省去離心或過濾等過程。鑒于傳統(tǒng)單一金屬活性組分催化劑的催化活性較差，本發(fā)明采用銅/稀土雙金屬改性上述的中空磁性納米催化劑，我們發(fā)現(xiàn)這種雙金屬改性能高效地選擇性催化氧化廢水中的痕量難降解有機(jī)物。這對(duì)于降解有機(jī)物廢水，減少污染物的排放，具有顯著的實(shí)際應(yīng)用意義。

本發(fā)明采用以下技術(shù)予以實(shí)現(xiàn)：

將銅和稀土金屬溶液按一定的物質(zhì)的量比例混合，用浸漬法將其負(fù)載到中空磁性納米介孔載體上，從而制備銅/稀土改性中空磁性納米介孔催化劑，本方法制備的催化劑選擇性和活性高，性質(zhì)穩(wěn)定，使用壽命長，易于回收，可重復(fù)利用，可以有效地選擇性催化氧化廢水中的痕量抗生素。

這種制備方法具體包括以下步驟：

一種用于去除水中痕量難降解有機(jī)物的中空納米銅/稀土催化劑的制備方法，包括以下步驟：