[發(fā)明專利]一種用于降解煤化工廢水的催化劑及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710815537.7
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN107626326B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳敏;王軍如;邵亞敏;孟徐;陳龍軍;孫岳明;倪恨美;馬全紅;鄭穎平
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B01J23/89
• 分類號: B01J23/89;C02F1/32;C02F1/72;C02F103/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李靜

本發(fā)明公開了一種用于降解煤化工廢水的催化劑及其制備方法與應(yīng)用，該復(fù)合催化劑為AxOy?NiO@TiO₂?SiO₂/G，G代表復(fù)合催化劑載體，AxOy?NiO@TiO₂?SiO₂為活性組分。本發(fā)明以H₂O₂為氧化劑，常溫條件下，輔以紫外光照射，可快速高效降解煤化工廢水中的污染物、氧化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的難降解中間產(chǎn)物、有機酸及小分子物質(zhì)為小分子CO₂和H₂O，降低廢水中苯酚、喹啉及亞硫酸鈉的濃度及廢水的COD濃度，對反應(yīng)過程中pH要求較小，副產(chǎn)物少，顯著提高廢水處理效率并大大降低廢水降解的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑及其制備方法與應(yīng)用，尤其涉及一種用于降解煤化工廢水的催化劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于納米環(huán)保水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前世界上在運行的煤化工產(chǎn)業(yè)主要分布在中國、美國、南非，我國北部地區(qū)煤炭資源非常豐富，煤化工廠也基本建立在這些地區(qū)。煤化工廢水有很多種來源，比如在煤焦化、煤液化、煤氣化等工藝過程產(chǎn)生的大量的廢水。煤化工廢水中COD含量很高，成分復(fù)雜，含有大量的苯酚、硫化物和喹啉等危害性巨大的污染物，毒性巨大，不易降解這些廢水對環(huán)境的污染程度很大，嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定。

縱觀煤化工廢水處理方法，生物法仍是該種廢水處理的主要方法，其廢水處理流程可以歸納為以下3大步：針對性的物化預(yù)處理→生物處理→深度處理。煤化工廢水中廢水水質(zhì)復(fù)雜，某種物質(zhì)濃度過高會產(chǎn)生生物毒性，生物法直接處理高濃度廢水效果很差,而且對生化池會造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞。由于廢水水質(zhì)水量波動大，生物處理抗沖擊負荷能力差，且微生物對溫度、含鹽量、含氧量等非常敏感，廢水經(jīng)處理后仍含有難降解有機物，使廢水出水COD或色度仍難以達標(biāo)。深度處理的常用效果較好的方法高級氧化等。高級氧化法所用催化劑制備復(fù)雜，可再生性差，降解反應(yīng)對pH有嚴(yán)格要求，反應(yīng)需要在較高溫度下完成，處理后廢水溶液色度難以達標(biāo)且仍含有難降解有機物或小分子，沉積大量污泥，難以處理，造成二次污染。

近年來，利用光催化技術(shù)作為一種集高效節(jié)能、操作簡便、反應(yīng)條件溫和等突出優(yōu)點于一身的新型污染物處理技術(shù)，在低溫或室溫下操作，可以將大多數(shù)有機污染物完全礦化降解和消除，引起了人們的廣泛關(guān)注和重視，因此將化學(xué)氧化法和紫外光照射協(xié)同氧化煤化工廢水成為一種新的可能。半導(dǎo)體TiO₂具有催化活性高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、抗磨損、無毒且價廉易得等優(yōu)點成為優(yōu)良的光反應(yīng)催化劑。然而TiO₂存在光量子效率低，光生電子-空穴對容易復(fù)合，且TiO₂粉末難以回收等問題。同時，催化劑活性組分及載體選擇對催化劑性能影響較大。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的在于提供一種用于快速高效降解煤化工廢水的復(fù)合催化劑；本發(fā)明的第二目的在于提供該復(fù)合催化劑的制備方法；本發(fā)明的第三目的在于利用該復(fù)合催化劑配合雙氧水為氧化劑，輔助紫外光照射低溫處理煤化工廢水的方法，使用本發(fā)明的復(fù)合催化劑和催化處理方法可以快速高效地降解煤化工廢水。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述用于降解煤化工廢水的催化劑，該復(fù)合催化劑用通式AxOy-NiO@TiO₂-SiO₂/G表示，其中，AxOy-NiO@TiO₂-SiO₂為活性組分，A為Pt、Ag、Pd中的一種，x＝1～2，y＝2～1，AxOy與TiO₂-SiO₂的質(zhì)量比0.01～0.025:1，NiO與TiO₂-SiO₂的質(zhì)量比為0.025～0.05:1，G表示載體，載體G與TiO₂-SiO₂質(zhì)量比為1.2～2.0:1，TiO₂與SiO₂的質(zhì)量比為1～1.5:1。