[發明專利]一種Fe?Cu?La復合浸漬型CWAO催化劑的催化方法

在審

• 申請號: 201710192775.7
• 申請日: 2017-03-28
• 公開（公告）號: CN106904724A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 王慶雨
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J23/83
• 代理公司: 深圳市漢唐知識產權代理有限公司44399
• 代理人: 劉海軍

技術領域

本發明涉及一種Fe-Cu-La復合浸漬型CWAO催化劑的催化方法，特別是涉及一種高濃度難降解有機廢水催化濕式氧化處理的催化劑的制備方法和使用裝置，本發明用于廢水處理技術領域。

背景技術：

濕式氧化是20世紀50年代由美國科學家Zimmermann發展起來的一種有效地處理有毒、有害、高濃度有機廢水的氧化技術。該法是在高溫(125～320℃)、高壓(0.5～20MPa)條件下，以空氣或純氧為氧化劑，在液相中將有機污染物氧化為CO₂和水等無機物或小分子有機物的化學過程。為提高濕式氧化效率、降低反應條件，上世紀70年代起，在傳統的濕式氧化基礎上加入針對廢水組成而設計的高效、穩定的催化劑，從而發展出了催化濕式氧化技術。根據催化劑的類別，催化濕式氧化分為均相和多相催化濕式氧化兩類。雖然均相催化劑具有活性高、反應速度快等優點，但是，由于催化劑溶于廢水中，對廢水造成了二次污染，需要進行金屬離子的沉降回收，因而使工藝流程變得復雜，提高了廢水處理的成本。多相催化劑主要有貴金屬和金屬氧化物兩大類，穩定性與溶出性是多相催化劑需要解決的主要問題。均相催化劑具有活性高、反應速度快等優點。不同于均相催化劑，多相催化劑具有易分離，可重復使用等優點，簡化了濕式氧化的操作流程研究高效、穩定的催化劑已成為多相催化濕式氧化的熱點。

中國發明專利公布號CN103041818A公布了一種以過渡金屬元素Cu、Cr、Mo、Fe、Ni、Co、Mn中的一種或幾種，及助劑稀土元素La、Ce、Pr、Nd中的一種或幾種作為催化劑組分，多孔惰性材料蜂窩陶瓷、青石、沸石分子篩或活性炭為載體的浸漬型CWAO催化劑，但是催化劑組分構成中未涉及貴金屬。

中國發明專利授權公告號CN102897895B公布了共沉淀型鈷錳復合氧化物催化劑的制備，用于催化臭氧氧化有機物中，其中未涉及貴金屬的摻雜，且共沉淀催化劑在廢水降解產生的酸性環境下易于溶解。

發明人課題組2012年在《當代化工》雜志上發表的論文“釕催化劑在模擬印染廢水CWAO法處理中的應用”，其中制備了催化劑“Ru-Cu-Fe-Ce-La/Al₂O₃”，但是該催化劑盡管含有貴金屬、過渡金屬和稀土金屬，但其活性有待進一步提高。

在此基礎上，本申請提出了一種克服了現有技術存在的問題的復合浸漬型CWAO催化劑的催化方法。

發明內容

本發明目的通過如下技術方案實現：

一種Fe-Cu-La復合浸漬型CWAO催化劑的催化方法，其特征在于，所述Fe-Cu-La復合浸漬型CWAO催化劑的制備方法為：

1)擔體預處理：將催化劑擔體依次用蒸餾水清洗數遍，瀝干水分，在105℃通風條件下用電熱鼓風干燥箱中干燥一定時間，在馬弗爐中按照一定的加熱速度升溫到450℃焙燒2h；

2)催化劑制備：配制金屬元素總質量分數w為9％的Cu(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃與LaCl₃混合的浸漬液，以2:5的固液質量比在空氣浴振蕩器中動態浸漬一定時間，瀝干水份，在105℃通風條件下干燥一定時間，經過共浸漬和干燥工序。將烘干的樣品置于高溫箱式電阻爐中，以4～8℃/min的加熱速率升溫到設定溫度500℃焙燒3h，得到成品催化劑；

所述Fe-Cu-La復合浸漬型CWAO催化劑的催化濕式氧化裝置的組成包括：氧氣罐、第一壓力表、進氣閥、出水閥、攪拌裝置、高壓釜、熱電偶、第二壓力表、爆破閥、電熱爐、控制儀。所述氧化鋼瓶通過第一壓力表和進氣閥與高壓釜相連，所述高壓釜中包括攪拌裝置、熱電偶和電熱爐，所述熱電偶通過第二壓力裝置與爆破閥相連，所述攪拌裝置和電熱爐與控制儀相連。

在催化劑的組分中，Fe、Cu是催化劑的主組分、La是催化助劑，Fe、Cu與La的配比為Fe:Cu:La＝2:1:1。

所述焙燒是將烘干的樣品置于高溫箱式電阻爐中，以4～8℃/min的加熱速率升溫到設定溫度100～400℃焙燒。

所述催化劑擔體為長度為12mm的FSC。

催化濕式氧化裝置使用方法為，將廢水及催化劑裝入反應釜，密封后開始加熱，升到設定溫度時通入氧氣達到設定壓力，同時開啟攪拌裝置。此時定為反應的零點，以后每隔一定時間通過取樣管取樣，在取樣期間，開啟供氧閥以維持反應系統的總壓恒定。