[發明專利]一種氧化鑭催化劑及其處理高濃度甲醛廢水的方法

在審

• 申請號: 202111472255.4
• 申請日: 2021-11-25
• 公開（公告）號: CN114130383A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 馬慶國;牛宇嵐;常西亮;趙曉紅
• 申請（專利權）人: 太原工業學院
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;C01F17/10;C01F17/229;C02F1/72;C02F101/34
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本發明涉及一種氧化鑭催化劑及其處理高濃度甲醛廢水的方法，屬于廢水處理技術領域。氧化鑭催化劑通過向硝酸鑭溶液中滴加碳酸氫銨溶液，或檸檬酸溶液，或尿素溶液，然后經反應、干燥、焙燒制得。制得的氧化鑭催化劑不僅活化甲醛，降低甲醛氧化反應活化能，還活化過硫酸氫鉀并產生過氧根離子，增強過硫酸氫鉀氧化甲醛的能力。以氧化鑭為催化劑，以過硫酸氫鉀為氧化試劑，于25?45℃下攪拌反應5?60min，將甲醛催化氧化為二氧化碳和水。以該方法能夠有效處理高濃度甲醛廢水，催化劑易回收且可重復使用，對環境友好、安全無毒。

技術領域

本發明涉及一種氧化鑭催化劑及其處理高濃度甲醛廢水的方法，特別是一種通過催化氧化反應去除廢水中甲醛的方法，屬于廢水處理技術領域。

背景技術

甲醛在生產生活中用途十分廣泛，如家居裝飾材料中必不可少的交聯劑、纖維制品中的染色助色劑、化妝品等。但是甲醛是一種常見的揮發性有毒化合物，空氣中的甲醛濃度到達一定數值后，就會對人體產生危害，主要表現為急中毒性、致敏中毒性和致癌性等。在沒有合適的替代品前，除去因甲醛的使用而產生的環境污染，特別是處理甲醛廢水污染成為迫在眉睫的問題。

通過催化氧化法去除廢水中的甲醛具有顯著的優點。但是目前催化氧化法去除廢水中甲醛的方法主要依賴于價格比較昂貴的貴金屬催化劑，如Pt、Rh、Pd、Au等。因此當前處理廢水中甲醛的關鍵是在環境友好氧化劑的條件下研究出價格低廉、催化活性高、穩定的催化劑。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種氧化鑭催化劑；目的之二在于提供利用該催化劑處理高濃度甲醛廢水的方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1.一種氧化鑭催化劑，所述催化劑由下列方法制得：

方法一：分別配制濃度為20wt％硝酸鑭溶液和濃度為20wt％碳酸氫銨溶液，在攪拌條件下向硝酸鑭溶液中滴加碳酸氫銨溶液，滴畢，在25℃的條件下繼續攪拌6h，過濾分離得到固體產物，將固體產物于干燥箱中80℃烘4h后轉移至馬弗爐中800℃焙燒6h。

所述碳酸氫銨與硝酸鑭的物質的量之比為3-8∶1。

方法二：分別配制濃度為20wt％硝酸鑭溶液和濃度為30wt％檸檬酸溶液，在攪拌條件下向硝酸鑭溶液中滴加檸檬酸溶液，滴畢，升溫至80℃攪拌反應至溶液變成粘稠膠體，將此膠體于干燥箱中100℃烘6h后轉移至馬弗爐中800℃焙燒6h。

所述檸檬酸與硝酸鑭的物質的量之比為2-5∶1。

方法三：分別配制濃度為20wt％硝酸鑭溶液和濃度為40wt％尿素溶液，在攪拌條件下向硝酸鑭溶液中滴加尿素溶液，滴畢，升溫至100℃攪拌反應6h，過濾分離得到固體產物，將固體產物于干燥箱中80℃烘4h后轉移至馬弗爐中800℃焙燒6h。

所述尿素與硝酸鑭的物質的量之比為3-8∶1。

2.利用所述的催化劑處理高濃度甲醛廢水的方法，所述方法如下：

向高濃度甲醛廢水中依次加入過硫酸氫鉀和所述的催化劑，于25-45℃下攪拌反應5-60min，即可。

所述高濃度甲醛廢水的濃度為1-5g/L，加入過硫酸氫鉀至所述廢水中過硫酸氫鉀的終濃度為1-10wt％，加入催化劑至所述廢水中催化劑終濃度為0.3-1.5wt％。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：催化劑的制備方法簡單，制備出的催化劑氧化鑭能夠有效催化處理高濃度甲醛廢水，特別是氧化鑭催化劑采用制備方法三得到的氧化鑭催化劑催化效果最高。氧化鑭催化劑能活化甲醛，降低甲醛氧化反應活化能，利于甲醛氧化降解反應。氧化鑭催化劑能活化過硫酸氫鉀并產生過氧根離子，增強過硫酸氫鉀氧化甲醛的能力。氧化鑭催化劑使用后能夠從反應體系中回收，回收后的氧化鑭催化劑催化活性不降。本發明中的方法能夠有效處理高濃度甲醛廢水，不會產生二次危害。