申请日2016.04.06
公开(公告)日2016.07.20
IPC分类号C02F1/72; B01J29/46; C02F101/34
摘要
本发明公开了一种苯酚废水的处理方法、一种CuO/ZSM?5催化剂的制备方法，与现有技术相比，本发明通过浸渍法将CuO负载于ZSM制备出性能良好的复合型催化剂，通过催化过硫酸盐产生硫酸根自由基能发挥出更强的氧化能力，减少了处理成本，不仅对反应设备要求不高，方法简单易行，可操作性强，便于在实际中推广应用;对污染物的矿化转化彻底，转化为相应的无毒物质，不会造成二次污染，对苯酚的转化率最高可达99%，具有显著的环境优势和经济优势。
权利要求书
1.一种苯酚废水的处理方法，其特征在于，所述的处理方法包括以下步骤：
在苯酚废水中加入CuO/ZSM-5催化剂，然后加入过硫酸盐，加热，搅拌进行催化降解。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，废水中苯酚、CuO/ZSM-5催化剂、过硫酸盐的质量比为30-80:200-2400:0.8-3.2。
3.根据权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，所述过硫酸盐选自过硫酸钠。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述加热指加热到70℃-90℃。
5.一种CuO/ZSM-5催化剂的制备，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将干燥后的ZSM-5沸石粉末浸渍于硝酸铜溶液中，加热混匀，得到前驱体;
(2)步骤(1)制备得到的前驱体用去离子水洗涤至中性，干燥后焙烧，研磨成ZSM-5原始粒度，得到CuO/ZSM-5催化剂。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述加热混匀具体为：60℃水浴加热搅拌3-5h。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于,步骤(1)中硝酸铜溶液中铜与ZSM-5沸石粉末的质量比为6-12%。
8.根据权利要求5-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述硝酸铜溶液浓度为0.04-0.08mol/L。
9.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述干燥具体为：在120℃干燥12-14h。
10.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述焙烧具体为：马福炉中500℃焙烧4-6h。
说明书
一种苯酚废水的处理方法、一种CuO/ZSM-5 催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于废水处理领域，具体涉及一种苯酚废水的处理方法、一种CuO/ZSM-5催化剂的制备方法。
背景技术
随着石油、化工、印染等工业的发展，苯酚废水的污染问题日渐凸显。苯酚及其衍生物具有致癌、致畸、致突变的潜在生物毒性，苯环结构稳定，难降解，在环境中广泛分布，已对水生态环境造成严重损害，在许多国家，苯酚已被环保部门列入优先控制污染物的黑名单之中。
目前苯酚废水的处理方法主要有：物化法(吸附、萃取、膜分离等)、生物法(活性污泥、酶处理、固定化微生物等)和高级氧化法(Fenton、photo/Fenton、O3、光催化等)。其中高级氧化法中的催化湿式氧化法由于反应条件温和、设备简单、耗能低等特点而受到青睐，适用于焦化、染料等含高浓度难生物降解有机物废水的处理，特别是采用非均相催化法具有活性高、易分离、稳定性好等优点、处理后出水中几乎不含有金属离子，避免引入新污染是目前应用热点。
近年来以非贵金属氧化物为活性组分，以ZSM分子筛作为载体的研究受到重视，较多研究的是金属铁或铁离子活化，基于此模式处理含酚废水进行了大量的探索。
铜元素是同属于过渡系的常见元素，且广泛用于催化剂的制备，有研究表明以铜作为活性组分的催化剂对较大pH值范围内的苯酚等难生物降解废水有较好催化性能。
基于硫酸根自由基(SO4-·)的高级氧化技术主要用作土壤和地下水的修复，近年来利用SO4-·氧化难降解有机污染物等方面的研究取得了较大的进展。SO4-·是高活性的自由基，与羟基自由基OH·类似，氧化还原电势为2.5～3.1V，与OH·相比，SO4-·具有使有机物矿化程度更高的优点。主要通过光辐射、热、过渡金属等活化过硫酸盐产生。近年来有研究发现CuO/PMS(过一硫酸盐)非均相催化降解Rhodamine B(罗明丹B)和苯酚，结果表明有机物处理效果良好，但矿化程度不高;以铜的氧化物活化过硫酸盐用于处理对氯苯胺(p-chloroaniline)，发现处理效果要好于Cu2+/过硫酸盐或者单独过硫酸盐体系;用零价铁(ZVI)和CuO活化过硫酸盐氧化Orange G(酸性橙G)，认为SO4-.和OH·双自由基体系发挥了重要作用，然而用CuO/ZSM-5活化过硫酸盐体系提高苯酚氧化降解还未见相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种苯酚废水的处理方法，利用制备的CuO/ZSM-5催化剂，通过催化过硫酸盐产生硫酸根自由基能发挥出更强的氧化能力，减少了处理成本，反应体系温和。
本发明的另一目的在于提供一种CuO/ZSM-5催化剂的制备，制备的催化剂用于催化处理苯酚废水。
一种苯酚废水的处理方法，包括以下步骤：
在苯酚废水中加入CuO/ZSM-5催化剂，然后加入过硫酸盐，加热，搅拌进行催化降解。
进一步的，废水中苯酚、CuO/ZSM-5催化剂、过硫酸盐的质量比为30-80:200-2400:0.8-3.2。
过硫酸盐选自过硫酸钠;所述加热指加热到70℃-90℃。
测试处理结果：
每隔一定时间取5ml试样，加入NaOH溶液终止反应，稀释5倍，用0.45μm的微孔滤膜过滤收集滤液，在碱性条件(pH=10.0)下，波长为510nm处检测其吸光度(4-氨基安替比林直接光度法)，计算苯酚、COD含量和去除率。
本发明提供的一种CuO/ZSM-5催化剂的制备，包括以下步骤：
(1)将干燥后的ZSM-5沸石粉末浸渍于硝酸铜溶液中，加热混匀，得到前驱体;
(2)步骤(1)制备得到的前驱体用去离子水洗涤至中性，干燥后焙烧，研磨成ZSM-5原始粒度，得到CuO/ZSM-5催化剂。
进一步的，步骤(1)中所述ZSM-5沸石粉末具体为：硅铝比：SiO2/Al2O3=18～30;相对结晶度：Na型>85%;孔径：
步骤(1)中所述硝酸铜溶液浓度为0.04-0.08mol/L;
步骤(1)中所述加热混匀具体为：60℃水浴加热搅拌3-5h。
步骤(1)中硝酸铜溶液中铜与ZSM-5沸石粉末的质量比为6-12%。
步骤(2)中所述干燥具体为：在120℃干燥12-14h;所述焙烧具体为：马福炉中500℃焙烧4-6h。
与现有技术相比，本发明通过浸渍法将CuO负载于ZSM制备出性能良好的复合型催化剂，通过催化过硫酸盐产生硫酸根自由基能发挥出更强的氧化能力，减少了处理成本，反应体系温和，不仅对反应设备要求不高，方法简单易行，可操作性强，便于在实际中推广应用;对污染物的矿化转化彻底，转化为相应的无毒物质，不会造成二次污染，对苯酚的转化率最高可达99%，具有显著的环境优势和经济优势。