[發(fā)明專利]一種可逆失活碳基催化劑原位復(fù)蘇的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210344885.1
• 申請日: 2022-04-02
• 公開（公告）號: CN114632527A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉春紅;徐顏軍;卓佐西;祁志福;董瑩;高強(qiáng)生;李宇航;王潔
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江浙能技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: B01J23/94
• 分類號: B01J23/94;B01J38/02;B01J38/48;B01J38/70;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 張羽振

本發(fā)明涉及一種可逆失活碳基催化劑原位復(fù)蘇的方法，包括步驟：量取設(shè)定體積的去離子水，向去離子水中加入設(shè)定質(zhì)量的過渡金屬離子源和設(shè)定質(zhì)量的過硫酸鹽，攪拌至完全溶解，隨后用稀硫酸調(diào)節(jié)混合水溶液的pH值至2～6，得到弱酸性混合水溶液。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出一種原位恢復(fù)催化劑催化性能的方法；經(jīng)過一段時間的處理，堵塞孔道內(nèi)的大分子有機(jī)物被SO₄^·?降解成小分子有機(jī)物，小分子有機(jī)物流出孔道或完成礦化得到CO₂，最終通過原位構(gòu)筑催化反應(yīng)實現(xiàn)可逆失活碳基催化劑的性能恢復(fù)(原位在線復(fù)蘇)，避免催化劑裝卸、搬運(yùn)，引起機(jī)械損失。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于工業(yè)有機(jī)廢水處理和環(huán)保新材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可逆失活碳基催化劑原位復(fù)蘇的方法。

背景技術(shù)

近年來，以活化過硫酸鹽產(chǎn)生的高級氧化技術(shù)，已被廣泛用于處理水中的有機(jī)污染物。相比于基于羥基自由基(OH·)的高級氧化技術(shù)，活化過硫酸鹽氧化法具有更高的反應(yīng)穩(wěn)定性，更強(qiáng)的氧化能力，對pH等條件要求寬松，在有機(jī)物污染治理中具有獨特的優(yōu)勢。其中，炭質(zhì)材料負(fù)載金屬氧化物作為異相催化劑，表現(xiàn)出優(yōu)越的過硫酸鹽活化效率(化工進(jìn)展,39(8)3293-3306)。

然而，在實際廢水處理過程中，碳基催化劑因其豐富的孔隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，很容易吸附有機(jī)物，導(dǎo)致孔道堵塞，引起催化劑可逆失活，顯著降低催化劑單程運(yùn)行壽命。因此，需要對碳基催化劑頻繁進(jìn)行再生，脫除吸附的有機(jī)物恢復(fù)催化性能。

現(xiàn)有的關(guān)于炭質(zhì)材料再生技術(shù)，主要針對活性炭，包括熱再生法、電化學(xué)再生法、濕式氧化再生法、生物再生法和溶劑再生法等。最為常見的是高溫蒸汽解析和高溫回轉(zhuǎn)窯二次焙燒，活化溫度高達(dá)800℃；該方法再生效率高、應(yīng)用范圍廣，但存在能耗大、投資及運(yùn)行費(fèi)用較高的問題。再比如化學(xué)清洗法，但化學(xué)清洗法通常需要投入大量的酸、堿或有機(jī)溶劑，需要對活性炭進(jìn)行反復(fù)清洗，清洗效果不徹底，且易于造成二次污染。

針對現(xiàn)有常規(guī)炭質(zhì)材料再生方法不足：

專利CN111298847公開了一種碳基催化劑再生的方法，主要是將催化臭氧高級氧化失活的催化劑放入含有雜原子有機(jī)物的廢水中進(jìn)行吸附，然后將吸附有機(jī)物的失活碳基催化劑進(jìn)行高達(dá)800-1200℃煅燒處理，形成摻雜由雜元素的再生碳基催化劑。該方法即實現(xiàn)再生，又進(jìn)一步提高再生催化劑的活性和使用壽命。

專利CN108906138公開了一種活性炭或碳基催化劑的再生方法，通過結(jié)合亞甲基藍(lán)測定值評價活化效果，將失活活性炭或碳基催化劑浸泡在NaOH溶液中，并通入200mg/L臭氧并保持1～3小時；然后進(jìn)行水洗、烘干，測定亞甲基藍(lán)值，循環(huán)操作直至達(dá)到再生指標(biāo)，具有用時短、活化效率高等優(yōu)點。

專利CN112473637公開了一種粉末活性炭再生系統(tǒng)及方法，提供一種包括預(yù)處理池-再生反應(yīng)器-過濾器再生系統(tǒng)，通過向再生反應(yīng)器引入硫酸亞鐵、H₂O₂和過硫酸鹽溶液，使得該系統(tǒng)和方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)活性炭的循環(huán)利用，而且將吸附粉末活性炭表面的有機(jī)物降解為CO₂和H₂O，無二次污染，簡單易行、再生效率高。

專利CN113713794公開了一種利用微波耦合雙氧水的脫硫活性炭再生系統(tǒng)及方法，系統(tǒng)包括活性炭再生塔、微波反應(yīng)器以及噴淋裝置。進(jìn)行再生工作時，在微波輻射和雙氧水共同存在的條件下，可產(chǎn)生大量羥基自由基，進(jìn)而氧化活性炭中吸附的硫單質(zhì)使之生產(chǎn)硫酸根，同樣具有不會造成二次污染。

專利CN113713762和CN113713763分別公開了一種基于熱活化和紫外活化過硫酸鹽的活性炭再生方法，主要是將待活化的活性炭粉末先進(jìn)行干燥、熱水洗脫處理，再在攪拌條件下，將失活活性炭與過一硫酸鹽活化劑于沸騰的水或在紫外反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，最后將經(jīng)活化后的活性炭進(jìn)行過濾、清洗、干燥得到再生活性炭。該方法采用逐步梯進(jìn)方式依次將活性炭上的各類有機(jī)物進(jìn)行除去，既不造成活性炭損失、也不影響活性炭粉末強(qiáng)度。