[發明專利]一種活化過硫酸鹽的催化劑及使用其處理污水的方法

在審

• 申請號: 202110450416.3
• 申請日: 2021-04-25
• 公開（公告）號: CN113101940A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 肖勇;魯懷乾;解啟龍;馬占騁
• 申請（專利權）人: 山西中科國蘊環保科技有限公司
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J23/75;B01J23/34;B01J37/06;B01J37/34;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京正和明知識產權代理事務所(普通合伙) 11845
• 代理人: 李芳芳

本發明提供一種活化過硫酸鹽的催化劑及使用其處理污水的方法，涉及污水處理領域。一種活化過硫酸鹽的催化劑，由金屬氧化物催化劑經物理或化學刻蝕得到；所述金屬氧化物包括過渡金屬氧化物和/或過渡金屬混合氧化物；所述化學刻蝕包括：將所述金屬氧化物用酸溶液處理；所述物理刻蝕包括：將所述的金屬氧化物催化劑用等離子體處理。活化過硫酸鹽的催化劑處理污水的方法，包括在污水中加入所述過硫酸鹽，然后在所述活化過硫酸鹽的催化劑的作用下進行處理。本申請提供的活化過硫酸鹽的催化劑氧化降解水中有機物濃度的效率高，使用其處理污水的方法無二次污染，易于操作。

技術領域

本發明涉及污水處理領域，尤其涉及一種活化過硫酸鹽的催化劑及使用其處理污水的方法。

背景技術

隨著人們對于水污染問題的日益重視，水中的新興有機污染物的處理成為了相關領域研究的重點。這一類污染物主要包括全氟化合物、殺蟲劑、內分泌干擾物、藥品和個人護理用品以及致癌類多環芳烴等，它們大多含量較低，但化學性質穩定，傳統的污水處理工藝很難除去這一類有機污染物，容易在生物體內累積，具有潛在的生態和健康威脅。

目前常用的降解水中有機物污染物的方法是采用高級氧化技術(AOPs)，具體是指以羥基自由基為活性氧物種對水中的有機物進行氧化降解的一類技術，主要包括芬頓、光電芬頓、臭氧氧化、濕式氧化等，其中芬頓反應以H₂O₂為氧化劑、Fe²⁺為催化劑產生羥基自由基，可以在常溫常壓下對于低濃度的有機污染物進行氧化降解。通常情況下，羥基自由基可以實現水中ppm級有機污染物的完全降解，然而芬頓反應嚴格要求pH值在2～4，同時反應后會產生大量的鐵泥，造成嚴重的二次污染。因此，以硫酸根自由基為活性氧物種的類芬頓反應逐漸成為研究的熱點。相比于羥基自由基，硫酸根自由基具有更高的氧化還原電位，更寬的pH值應用范圍，更高的目標污染物選擇性以及更長的半衰期，因此表現出更好的性能。

硫酸根自由基可以通過活化過氧硫酸氫鉀復合鹽(oxone)或過二硫酸鉀(PDS)產生，活化方式主要有物理法和化學法兩種，其中采用多相催化劑具有能耗低、無二次污染的顯著優勢。在已報道的文獻中，金屬氧化物、尖晶石、鈣鈦礦等催化劑體系均表現出優異的催化性能，專利CN102020350A中公開了一種異相催化劑活化過硫酸鹽，表明采用該方法可以有效地對多種有機物污染物進行快速降解，但是這些催化劑的性能仍需進一步提高。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種活化過硫酸鹽的催化劑，相較于現有的催化劑，其性能得到了進一步提高。

本發明的第二目的在于提供一種使用所述的活化過硫酸鹽的催化劑處理污水的方法，該方法降解效率高、無二次污染、易于操作。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種活化過硫酸鹽的催化劑，由金屬氧化物催化劑經物理或化學刻蝕得到；所述金屬氧化物催化劑包括過渡金屬氧化物和/或過渡金屬混合氧化物；所述化學刻蝕包括：將所述金屬氧化物催化劑用酸溶液處理；所述物理刻蝕包括：將所述的金屬氧化物催化劑用等離子體處理。

因金屬氧化物催化劑活化過硫酸鹽的性能主要受表面金屬價態、缺陷以及氧空穴濃度的影響，故此將金屬氧化物催化劑經過物理、化學刻蝕后所得到的本申請提供的所述的活化過硫酸鹽的催化劑，其體相結構并未發生明顯變化，同時表面缺陷和氧空穴濃度增加、比表面積上升，催化性能隨之提高。

優選地，所述過渡金屬氧化物催化劑包括氧化鈷催化劑、氧化鎳催化劑、氧化錳催化劑、氧化銅催化劑、LaNiO₃催化劑、LaMnO₃催化劑、LaCoO₃催化劑和鈣鈦礦催化劑中的至少一種；

優選地，所述過渡金屬混合氧化物催化劑包括鈷錳混合氧化物和/或鎳錳混合氧化物。