[發(fā)明專利]一種非均相催化劑及深度處理難降解廢水的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710152307.7
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN108568299A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發(fā)明（設計）人: 呂樹祥;郭二亮;李家慶;姚月;胡振;吳迪
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J23/83;B01J23/889;B01J29/46;C02F1/72
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本發(fā)明公開了一種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。催化劑活性組分以納米尺寸的α?Fe₂O₃，均勻負載在多孔載體上，在助催化劑的協(xié)同作用下，能夠在pH值為3?10范圍內(nèi)催化H₂O₂氧化難降解廢水。本發(fā)明克服了傳統(tǒng)Fenton試劑反應體系需要在酸性條件下反應，催化劑不能重復使用，產(chǎn)生含鐵污泥的缺點。催化劑可以在酸性、中性、弱堿性很寬的pH范圍內(nèi)保持高活性，催化劑壽命長、可重復使用、無二次污染。

技術領域

本發(fā)明涉及一種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

隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，工、農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展和人類生活水平的不斷提高，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)和人類生活過程中的用水需求量也越來越大。由此產(chǎn)生的大量難降解廢水已經(jīng)對人類的生活及地球的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴重的威脅與破壞。

難降解廢水的傳統(tǒng)處理技術有物理法、化學法和生物法。其中物理法包括焚燒法、萃取法、蒸汽法、吸附法等；化學法有化學沉淀法、紫外氧化法、電化學氧化法等；生物法包括活性污泥法、生物濾池法、接觸氧化法等。由于難降解廢水含有大量難降解的苯酚、氯代酚類、鹵代烴類等物質，這些物質有毒、有害，一般的方法難以進行有效處理。我國GB3544-2008規(guī)定，COD排放限值為50mg/L，因此許多類型的廢水都需要進行深度處理，才能符合達標排放。難降解有機廢水的深度處理是環(huán)境保護領域急需解決的技術難題。

高級氧化法中的芬頓試劑(Fe²⁺+H₂O₂)被廣泛應用于水處理。然而Fenton試劑采用可溶性亞鐵鹽為催化劑，該過程存在兩大問題影響其實際應用：(1)催化劑很難回收再利用，成本較高，同時水中Fe離子(Fe³⁺和Fe²⁺)含量高，直接排放會造成二次污染，如果要去除水中的Fe離子，則需要增加工藝流程，使得處理過程變的復雜。(2)該反應的最佳反應條件是在溶液pH值為2～3，pH值高于3，就會將H₂O₂分解為H₂O和O₂。在實際應用過程中，需要大量的酸來調(diào)節(jié)廢水的pH值，反應結束后又需要大量的堿性中和劑。開發(fā)固體非均相催化劑取代Fenton試劑中的均相鐵鹽催化劑催化H₂O₂氧化降解有機污染物可以克服這兩個缺陷，非均相催化劑易于分離、可重復使用、無二次污染、工藝簡單，因此具有很好的開發(fā)和應用前景。目前文獻報道(①Ginni G.，Adishkumar S.，Banu J.Rajesh，et al.Treatment ofpulp and paper mill wastewater by solar photo-Fenton process.Desalination andWater Treatment，2014，52(13-15)：2457-2464.②Zhu，Shi-Ni；Wang，Chao；Yip，Alex CK.Highly effective degradation of sodium dodecylbenzene sulphonate andsynthetic grey water by Fenton-like reaction over zerovalent iron-basedcatalyst.Environmental technology，2015，36(11)：1423-32.③Kanakaraju Devagi，Kockler Jutta，Motti Cherie A，et al.Titanium dioxide/zeolite integratedphotocatalytic adsorbents for the degradation of amoxicillin.AppliedCatalysis B-Environmental，2015，166：45-55.④Cabrera Reina A.，Santos-Juanes L，Garcia Sanchez J.L.，et al.Modelling the photo-Fenton oxidation of thepharmaceutical paracetamol in water including the effect of photon absorption(VRPA).Applied Catalysis B-Environmental，2015，166：295-301.)的非均相催化劑在反應體系pH值為3～5時具有催化活性，仍然是在酸性條件下，反應效率最高，pH超過5催化活性不明顯。CNl03908966A公開的一種非均相催化劑最佳反應條件pH值在3左右。而大部分廢水一般為中性或弱堿性，如印染廢水和造紙廢水等。反應體系依然需要大量的酸來調(diào)節(jié)廢水的pH值，工藝復雜，成本高。