[發明專利]一種低溫高活性非均相催化劑及其催化H2O2深度氧化難降解廢水方法

在審

• 申請號: 201710152306.2
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN108568298A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 呂樹祥;李家慶;吳迪;鐘華;姚月;胡振
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J27/053;B01J27/185;B01J27/25;C02F1/72;C02F103/28;C02F103/10;C02F103/34;C02F103/36
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本發明涉及一種低溫高活性非均相催化劑的制備及利用其催化H₂O₂深度氧化難降解廢水的方法。催化劑載體為γ?Al₂O₃，活性組分為α?Fe₂O₃。通過對催化劑表面酸性進行調控，增加表面酸量和酸強度，大大提高了催化劑的低溫反應活性。能夠在常溫(≤30℃)，pH值為3?10范圍內催化H₂O₂氧化難降解廢水。本發明克服了非均相傳統Fenton試劑低溫反應活性低的缺陷。催化劑在常溫、較寬的pH范圍內保持高活性，其使用壽命長、可重復使用、無二次污染。

技術領域

本發明涉及一種低溫高活性非均相催化劑的制備及利用其催化H₂O₂深度氧化難降解廢水的方法。

背景技術

隨著經濟生產的迅速發展，工、農業生產過程中不可避免的釋放出對環境造成極大污染的有毒、有害、難降解的有機污染物，如酚類、氯苯酚類、農藥、多氯聯苯、多環芳烴、硝基芳烴化合物、染料等，這些污染物成分復雜，其中一些有機物具有致癌、致畸、致突變的“三致”等作用。由于常規廢水處理方法不能有效處理有毒、有害、難降解有機污染物，因而基于產生強氧化劑-羥基自由基的高級氧化技術成為近年來人們研究的熱點。高級氧化技術是利用活性羥基自由基進攻大分子有機物并與之反應，從而破壞有機物分子結構，使難降解有機物轉化為CO₂、H₂O和有機小分子等，達到氧化去除有毒有害污染物的目的，實現對污染物的高效氧化處理。而高級氧化技術中Fenton試劑法(Fe²⁺+H₂O₂體系)具有簡單快速、能有效地降解醚類、苯酚類、芳香族胺類、多環芳香族等多種有毒、有害、難降解有機污染物，被廣泛用于難降解廢水的深度處理。但是，由于傳統Fenton法自身存在對污染物的礦化度不高、H₂O₂易分解且利用率不高、均相催化劑不能重復使用，反應過程中形成含鐵污泥造成二次污染，反應還需要在pH值為3左右的環境等缺陷，限制了其應用。

近年來，非均相Fenton法因其在催化降解有機污染物上的突出優勢，已得到了國內外研究人員的廣泛關注。非均相Fenton工藝使用固體非均相催化劑，催化劑易于分離、可重復使用、不產生含鐵污泥、無二次污染、工藝簡單，因此具有很好的應用前景。CN1562798A公開了一種Fe₂O₃/Al₂O₃催化劑，催化H₂O₂氧化難降解廢水，在pH值為3，反應溫度在60℃以上才有較好的催化活性。大多數這類非均相催化劑在50℃以上才表現出較好的催化活性，在低溫情況下，活性低、所需反應時間長。能耗高、效率低限制了該技術的廣泛應用。本發明通過對催化劑的表面酸性進行調控，增加表面酸量和酸強度，提高了催化劑的低溫活性，實現了非均相催化劑在常溫(≤30℃)能夠高效的催化H₂O₂氧化難降解污染物。

發明內容

本發明提供一種在常溫(≤30℃)能夠高效的催化H₂O₂氧化難降解廢水的催化劑制備方法及應用于難降解廢水的深度處理工藝。

本發明提出的非均相催化劑，以Fe元素為活性組分，活性組分是納米尺寸的α-Fe₂O₃，均勻負載在多孔載體上。通過調控催化劑表面的酸性，增加表面酸量和酸強度，大大提高了催化劑的低溫活性。