[發(fā)明專利]催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010224644.4
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111437860B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王郁現(xiàn);任諾;席佳欣;陳春茂
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（北京）
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C02F1/72;C02F1/78;C02F101/30
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 黃健;劉芳

本發(fā)明涉及一種催化劑及其制備方法和應(yīng)用，所述催化劑是以鈷鹽、胺類化合物和環(huán)糊精為原料，經(jīng)焙燒碳化處理和退火處理得到的產(chǎn)物，其具有碳納米管載體，且所述載體的內(nèi)表面上負載有活性成分。本發(fā)明提供的催化劑，不易使活性成分中的金屬溶出，最大可能地避免了二次污染，也可以使催化劑在催化臭氧體系中維持較好的催化活性。此外，催化劑的載體相對更堅固，進而使催化劑具有較好的穩(wěn)定性和重復利用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

環(huán)境治理的重要一項就是針對水污染的有效治理，工業(yè)廢水是水污染的主要污染源之一，與生活廢水不同，來自各產(chǎn)業(yè)的排放廢水中都含有許多難以降解的有機物，例如多環(huán)芳烴類化合物、雜環(huán)類化合物等，需引入針對性的技術(shù)手段，盡可能降低或避免這些有機物會對人們生存的環(huán)境及身體健康帶來不利的影響。

針對這些難以降解的有機物，傳統(tǒng)的處理技術(shù)通過改變有機物的形態(tài)，將其從污水中分離出來，富集后再另行處理。這樣處理的問題，首先是對分離手段要求高，依然難以保證分離后的水體潔凈度；而且對于廢水中有機物沒有實施有效的降解處理。目前公認有效的方法是催化臭氧-氧化技術(shù)，臭氧氧化體系在催化劑作用下，臭氧被催化轉(zhuǎn)化成氧化能力更強的單線態(tài)氧，從而提高臭氧催化氧化效率，加快有機物的降解。

目前用于催化臭氧分解的催化劑主要分為金屬催化劑和非金屬催化劑，應(yīng)用中各有利弊。金屬催化劑的效率相對較高，但在催化臭氧氧化的過程中金屬容易溶出，造成二次污染，也使催化劑壽命降低，提高了處理成本。非金屬催化劑雖然可以避免二次污染，但其在臭氧降解有機物的過程中不穩(wěn)定，自身容易被臭氧和單線態(tài)氧氧化分解，不僅影響催化效率，依然也存在無法重復使用導致催化劑壽命降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對有機物降解處理存在的缺陷，提供了一種催化劑，該催化劑用于臭氧氧化體系中具有良好的穩(wěn)定性和重復利用性，在提供優(yōu)異催化效率的同時，還可以避免二次污染。

本發(fā)明還提供了一種上述催化劑的制備方法，能夠通過簡單有效的制備過程，制備出符合要求的催化劑。

本發(fā)明還提供了一種上述催化劑在臭氧氧化降解有機物中的應(yīng)用以及實現(xiàn)對污水中有機物有效降解的方法。

本發(fā)明首先提供了一種催化劑，所述催化劑是以鈷鹽、胺類化合物和環(huán)糊精為原料，經(jīng)焙燒碳化處理和退火處理得到的產(chǎn)物，其具有碳納米管載體，且所述載體的內(nèi)表面上負載有活性成分。

在一些實施方案中，所述活性成分中含有鈷和/或鈷的氮化物。

在一些實施方案中，制成該催化劑的原料中，所述鈷鹽、胺類化合物和環(huán)糊精的質(zhì)量比為(0.5-2)：5：1。

在一些實施方案中，所述環(huán)糊精的選擇可以選自α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精或γ-環(huán)糊精；所述胺類化合物選自三聚氰胺、雙氰胺、氰胺和尿素中的至少一種；所述鈷鹽選自鈷的無機酸鹽。

在一些實施方案中，該催化劑是以鈷鹽、胺類化合物和環(huán)糊精為原料，經(jīng)焙燒碳化處理和退火處理得到的產(chǎn)物，所述的焙燒碳化處理，是指將鈷鹽、胺類化合物和環(huán)糊精分散于溶劑中所形成的分散液干燥后于500-600℃下進行焙燒，得到碳材料前軀體；所述退火處理，是指將所述碳材料前軀體在非氧氛圍下于600-1100℃下進行熱處理，并冷卻后得到所述催化劑。

在一些實施方案中，所述焙燒時間為1-4h；所述熱處理時間為4-8h。

本發(fā)明還提供了上述任一實施方案中所述催化劑的制備方法，包括如下過程：

將鈷鹽、胺類化合物和環(huán)糊精分散于溶劑中形成分散液，對該分散液進行干燥，得到固體；

將所述固體于500-600℃下進行焙燒，得到碳材料前軀體；