[發明專利]一種MgO/HC固體堿催化劑及其催化臭氧處理廢水的用途及方法

在審

• 申請號: 201710076937.0
• 申請日: 2017-02-13
• 公開（公告）號: CN106861668A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 童少平;洪夏萍;項豐云;曹利剛;朱顯躍
• 申請（專利權）人: 杭州誠潔環保有限公司
• 主分類號: B01J21/10
• 分類號: B01J21/10;B01J35/04;B01J35/10;C02F1/78;C02F101/30;C02F101/32
• 代理公司: 浙江英普律師事務所33238
• 代理人: 陳小良,王炎軍

技術領域

本發明涉及一種固體堿催化劑，具體涉及到一種MgO/HC固體堿催化劑及其催化臭氧處理廢水的用途和處理方法。

背景技術

臭氧是目前被廣泛應用的氧化劑之一，臭氧處理難降解有機物時，能使多環芳烴、雜環化合物和有機合成高分子化合物中的環狀物部分開環或長鏈分子部分斷裂，使大分子物質變成小分子物質，生成了易于降解的物質(如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸類有機小分子)，從而提高了廢水的可生化性。但是，臭氧處理難降解有機物時，生成的易于生化降解的物質：如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸類有機小分子導致水體酸化。大量實驗已證明間接的·OH氧化有機物速率是O₃直接氧化有機物的10⁹倍。臭氧在酸性環境下(pH<4)直接反應占主導，在堿性環境下(pH>10)間接反應占主導；在中性環境下(pH＝7)這兩種途徑都很重要。由于臭氧處于堿性環境的氧化速率遠遠大于酸性環境，于是，針對臭氧化導致水體嚴重酸化，臭氧化效率顯著下降的問題，采用了MgO/HC固體堿催化劑提高臭氧化效率。

發明內容

本發明解決的技術問題是制備了一種固體堿催化劑，并將其用于催化O₃的氧化效能。傳統的MgO固體堿催化劑成粉末狀，不利于回收。本發明將氧化鎂負載在蜂窩陶瓷上，不僅僅因為蜂窩陶瓷可回收利用，而且蜂窩陶瓷具有較高的幾何面積，極好的耐熱性，耐酸堿性和耐磨性；將MgO/HC固體堿催化劑用于催化臭氧化處理中性廢水中有機物，發現過程中pH升高，對pH具有較好的緩沖作用。

說明：本發明所有文件中的固體堿MgO/HC催化劑中的HC即為蜂窩陶瓷載體的英文簡稱。

該發明包括如下內容：

一種固體堿催化劑，所述的固體堿催化劑為MgO/HC，以蜂窩陶瓷作為載體的MgO固體堿催化劑。

一種固體堿MgO/HC催化劑的制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：

步驟一、將蜂窩陶瓷載體超聲清洗，再放置馬弗爐中焙燒進行除雜質；

步驟二、接著將上述載體置于燒杯中，加入Mg(NO₃)₂溶液，浸漬并超聲；

步驟三、靜置浸漬，之后將其放入烘箱干燥；

步驟四、將上述干燥后的物質放入馬弗爐進行煅燒，取出并置于干燥器中備用。

一種固體堿MgO/HC催化劑的優選制備方法，所述的制備方法包括如下步驟：

步驟一、將蜂窩陶瓷載體超聲清洗1h，再放置馬弗爐600℃中焙燒4h進行除雜質；

步驟二、接著將上述載體置于燒杯中，加入0.7mol/L的Mg(NO₃)₂溶液，浸漬并超聲1h；

步驟三、靜置浸漬8h，之后將其放入烘箱110℃干燥8h；

步驟四、將上述干燥后的物質放入馬弗爐600℃進行煅燒4h，取出并置于干燥器中備用。

一種將固體堿MgO/HC催化劑用于催化臭氧氧化水中的乙酸的用途，在催化臭氧化體系中去除水中乙酸、或者中性廢水中的有機物。

一種將固體堿MgO/HC催化劑用于催化臭氧氧化水中的乙酸的方法，將含有乙酸水溶液pH調至7.5，加入MgO/HC固體堿催化劑，加入的催化劑質量占溶液質量的2～5％，通入臭氧降解乙酸。

為了說明該催化臭氧體系的適用廣譜性，我們利用該體系對中性廢水中的有機物進行降解。取500mL廢水，加入固體堿催化劑40.0g/L，然后加入到臭氧反應器中，并且通入臭氧。

臭氧投加量為47.6mg/min。實驗開始，反應60min后取樣檢測。

作為對比效果，在相同的實驗條件下，同時做了單獨臭氧去除實際中性廢水實驗；實驗結果顯示，加了固體堿催化劑的臭氧系統氧化效果遠遠高于沒有添加固體堿催化劑的氧化系統。

通過一系列表征分析得出：①MgO/HC中的Mg含量為8.83％高于HC(7.45％)；②MgO/HC的比表面積0.5446m²/g高于HC(0.1292)；③MgO/HC的總孔體積0.1251cm³/g高于HC(0.0297)。再結合XRD、SEM圖進一步說明通過下列過量浸漬法MgO成功負載于蜂窩陶瓷表面。

本發明涉及所述的MgO/HC固體堿催化劑在催化臭氧氧化去除乙酸及實際廢水中的應用；采用本發明催化劑，可提高乙酸的去除率。