[發(fā)明專利]一種鐵/猛酸鑭催化劑的制備方法及應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112547087A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜鑫;王盛哲;武春艷;趙穎;崔劍;孫承林;郝亞婷;衛(wèi)皇曌;馬磊;胡連武;桑欣欣;文傳選;劉珣
• 申請（專利權(quán)）人: 北京北方節(jié)能環(huán)保有限公司;中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/83;B01J23/34;B01J35/10;B01J37/03;B01J37/10;B01J37/08;C02F1/72;C02F1/78;C02F101/34;C02F101/38
• 代理公司: 北京正陽理工知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 張利萍

本發(fā)明提供一種鐵/錳酸鑭催化劑的制備方法及應(yīng)用，屬于廢水處理領(lǐng)域。本發(fā)明以聚乙二醇(PEG)為分散劑，與氨水共同溶解于水溶液中形成堿溶液A，將硝酸鐵、硝酸錳中的一種或兩種與硝酸鑭共同溶解于水溶液中，得到鹽溶液B，將堿溶液逐滴加入無機鹽溶液形成溶液，再經(jīng)過攪拌、水熱老化處理，之后冷卻、抽濾、洗滌、干燥、焙燒得到LaFe_1?xMn_xO₃催化劑，制得的LaFe_1?xMn_xO₃催化劑近似球形，粒徑為10～50nm，比表面積為5～40cm³g^?1，孔徑尺寸分布為1.5?18nm，是具有高穩(wěn)定性、高活性、低成本的非貴金屬改性鈣鈦礦型催化劑材料，在應(yīng)用到催化臭氧過氧化氫協(xié)同氧化反應(yīng)處理間甲酚模型廢水、火炸藥生化出水具有較好的效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種鐵/錳酸鑭催化劑的制備方法及應(yīng)用，屬于廢水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在當前，高毒性、難生物降解工業(yè)有機廢水的高效、快速和無害化處理是當前廢水處理的重點和難點。催化臭氧氧化(Catalytic Wet Ozonation Oxidation，CWOO)技術(shù)的出現(xiàn)和不斷發(fā)展為此類廢水的處理提供了一條可行路徑，由于它具有氧化能力強、工藝簡單、無二次污染的特點。已成為工業(yè)廢水預(yù)處理及深度處理的主流技術(shù)，被大量工業(yè)園區(qū)及企業(yè)所采用。目前采用其單一技術(shù)，在達標排放方面也存在去除率低的問題，尚需要進一步優(yōu)化。

由于催化劑是CWOO反應(yīng)體系的核心，學(xué)者們圍繞高性能催化劑的開發(fā)，從材料選擇、制備方法和反應(yīng)工藝等多個角度開展了大量研究，使得CWOO技術(shù)取得了長足進步。目前常用的CWOO催化劑為金屬負載型催化劑，活性組分有Fe、Cu、Ni、Mn、Pt、Pd等，載體主要有氧化鋁、分子篩、活性炭等。由于國內(nèi)環(huán)保市場價格導(dǎo)向，成熟工業(yè)化CWOO催化劑活性組分以過渡金屬Fe和Mn為主，該類催化劑以高活性及低成本占據(jù)國內(nèi)主要CWOO催化劑市場。但該類催化劑最大的弊端在于活性組分容易流失，且催化劑失活后無法進行回收再生，只能作為危廢進行處理。廢水處理時TOC去除率低，若根據(jù)目前國內(nèi)危險廢物處理規(guī)定，該類危廢處理處置費用高達5000元/噸，這意味著3～4年后，使用此種CWOO催化劑處理廢水的企業(yè)每年將需要承擔上億元的廢催化劑處置費用。因此急需開發(fā)新型、高效、可快速再生的CWOO催化劑，以減少失活催化劑的后處理費用，同時應(yīng)對國內(nèi)日益嚴格的環(huán)保法規(guī)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有廢水處理時TOC去除率低，無法滿足排放要求的問題，提供一種鐵/錳酸鑭催化劑的制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明旨在制備非貴金屬改性鈣鈦礦催化劑，在典型ABO₃鈣鈦礦結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，更換A、B位點稀土金屬La和過渡金屬Fe、Mn，合成Mn摻雜LaFeO₃為基本組成的鈣鈦礦型催化劑，通過對A位和B位進行非貴金屬改性以提高其氧化還原性能。通過調(diào)控鐵猛含量，找到催化劑最佳活性催化劑，最終制備一種高穩(wěn)定性、高活性、低成本的非貴金屬改性鈣鈦礦型催化劑。將其應(yīng)用到催化臭氧過氧化氫協(xié)同氧化反應(yīng)處理間甲酚模型廢水，火炸藥廢水成分二苯胺模型廢水、火炸藥生化出水具有較好的效果，對于軍工火炸藥廢水的處理具有重大意義。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種鐵/錳酸鑭催化劑的制備方法，將堿溶液逐滴加入無機鹽溶液形成混合溶液，再經(jīng)過攪拌、水熱老化處理，之后冷卻、抽濾、洗滌、干燥、焙燒得到鐵/猛酸鑭催化劑。

具體步驟如下：

步驟一、以聚乙二醇(PEG)為分散劑，與氨水共同溶解于水溶液中形成堿溶液A；氨水體積分數(shù)為5～10％，PEG質(zhì)量分數(shù)為0.1～0.4％，PEG分子量為1000～20000；

步驟二、將硝酸鐵、硝酸錳中的一種或兩種與硝酸鑭共同溶解于水溶液中，得到鹽溶液B，硝酸鐵、硝酸錳、硝酸鐵和硝酸猛與硝酸鑭的摩爾比均為0～1：1；