申请日2015.09.02
公开(公告)日2015.12.09
IPC分类号B01J23/89; C02F101/34; C02F101/30; C02F1/74
摘要
本发明公开了一种处理有机小分子的废水催化剂及其制备方法，该催化剂包括载体和负载于载体上的催化成分。本发明催化剂载体采用AxByC1-x-yO2型复合金属氧化物，其中A为Fe、Co、Ni、Cu其中的一种，B为W、Mn、Mo、Zr中的一种，C为La、Ce等稀土元素中的一种。催化活性中心以贵金属为主，且贵金属元素占催化剂总质量的0.1～1wt%。使用时，将废水加入高压釜内，按照2～12g/L的比例加入上述催化剂，以空气为氧化剂，通过氧化反应去除有机小分子，反应温度为40～80℃，反应压力为0.5～2Mpa。本发明的方法反应条件温和，TOC降解率可达80%以上，且稳定性极好，尤其适合处理含甲醛、甲酸、甲醇等有机小分子的废水。
权利要求书
1.一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂载体为 AxByC1-x-yO2型复合金属氧化物，该催化剂的制备方法包括：
1)按A：B：C的金属离子摩尔比为x：y：1-x-y的比例称取A的硝酸盐、B的硝酸盐 和C的硝酸盐，共同溶于水中，搅拌0.5～1h，得到混合溶液;
2)按照氢氧化钠与步骤1)中A、B、C的金属离子总摩尔数的摩尔比为2～12:1的比 例，称取氢氧化钠，溶于水中，得到碱液;其中，所述步骤1)中A、B、C的金属离子总 摩尔数与步骤1)中配制混合溶液所用水体积、步骤2)中配制碱液所用水体积之和的配方 比例为0.0039～0.0041mol：145～155mL，且氢氧化钠的量可使步骤1)的混合溶液与步骤 2)的碱液混合后的溶液pH值≥10;
3)将步骤2)制得的碱液加入至步骤1)制得的混合溶液中，搅拌22～26h，固液分离， 得到载体前驱体;
4)将步骤3)制备的载体前驱体于60～100℃烘干后，在空气气氛中300～700℃焙烧 2～5h，冷却至室温，再于氢气气氛中300～500℃焙烧2～5h，即得AxByC1-x-yO2载体;
5)按贵金属元素占催化剂总质量0.1～1wt%的比例，取相应量贵金属的化合物加入至 去离子水中，得到前驱体溶液;
6)按贵金属元素占催化剂总质量0.1～1wt%的比例，取相应量步骤4)中得到的 AxByC1-x-yO2载体加入至步骤5)制备的前驱体溶液中，搅拌12～15h，过滤、洗涤后，在 50～150℃下真空干燥，冷却至室温，即得所述之处理有机小分子的废水催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，其特征在于： 所述步骤1)中配制混合溶液所用水体积与所述步骤2)中配制碱液所用水体积之比为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，其特征在于： 所述A为Fe、Co、Ni、Cu中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，其特征在于： 所述B为W、Mn、Mo、Zr中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，其特征在于： 所述C为La、Ce中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，其特征在于： 所述贵金属为Pt或Ru。
7.一种处理有机小分子的废水催化剂，其特征在于：所述催化剂载体为AxByC1-x-yO2型 复合金属氧化物，其中A为Fe、Co、Ni、Cu中的一种，B为W、Mn、Mo、Zr中的一种， C为La、Ce中的一种，催化活性中心为贵金属为Pt或Ru，且贵金属元素占催化剂总质量 的0.1～1wt%。
8.根据权利要求7所述的一种处理有机小分子的废水催化剂在处理废水上的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：催化剂用量与废水体积的比例为2～12g/L， 反应温度为40～80℃，反应压力为0.5～2Mpa。
10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述废水中含有甲醛、甲酸、甲醇中的 至少一种，且甲醛和/或甲酸和/或甲醇的质量浓度为50～5000mg/L。
说明书
一种处理有机小分子的废水催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种处理有机小分子的废水催化剂及其制备 方法。
背景技术
工业产生的废水往往会含有多种高浓度、有毒、危险的有机物质，如不加以处理直接排放 会导致环境严重的污染。催化湿式氧化技术近年来得到越来越多的应用，由于该方法可以将有 机物完全转化成二氧化碳与水，所以这个技术的应用被认为是最有效的处理工业废水方法之 一。有机小分子废水是污水中比较常见的中间产物，例如甲酸、甲醛、甲醇，在处理有机物时 往往会产生这些小分子。目前，对于有机小分子废水的研究较少，但是有机小分子的处理在工 业废水处理中又是至关重要的一个环节，尤其是在低浓度能有效得降解有机小分子也是一个难 题。另外，目前对催化湿式氧化的催化剂研究几乎没有对稳定性的考察，但是稳定性在工业应 用中十分重要。考虑到工业应用实际，开发出成本低、稳定性好的处理有机小分子的废水催化 剂具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种处理有机小分子的废水催化剂及 其制备方法，可在低温低压下降解有机小分子，催化稳定性好，适用范围广，低浓度降解效率 高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，所述催化剂载体为AxByC1-x-yO2型复合金 属氧化物，该催化剂的制备方法包括：
1)按A：B：C的金属离子摩尔比为x：y：1-x-y的比例称取A的硝酸盐、B的硝酸盐和 C的硝酸盐，共同溶于水中，搅拌0.5～1h，得到混合溶液;
2)按照氢氧化钠与步骤1)中A、B、C的金属离子总摩尔数的摩尔比为2～12:1的比例， 称取氢氧化钠，溶于水中，得到碱液;其中，所述步骤1)中A、B、C的金属离子总摩尔数与 步骤1)中配制混合溶液所用水体积、步骤2)中配制碱液所用水体积之和的配方比例为0.0039～ 0.0041mol：145～155mL，且氢氧化钠的量可使步骤1)的混合溶液与步骤2)的碱液混合后 的溶液pH值≥10;
3)将步骤2)制得的碱液加入至步骤1)制得的混合溶液中，搅拌22～26h，固液分离， 得到载体前驱体;
4)将步骤3)制备的载体前驱体于60～100℃烘干后，在空气气氛中300～700℃焙烧2～ 5h，冷却至室温，再于氢气气氛中300～500℃焙烧2～5h，即得AxByC1-x-yO2载体;
5)按贵金属元素占催化剂总质量0.1～1wt%的比例，取相应量贵金属的化合物加入至去 离子水中，得到前驱体溶液;
6)按贵金属元素占催化剂总质量0.1～1wt%的比例，取相应量步骤4)中得到的 AxByC1-x-yO2载体加入至步骤5)制备的前驱体溶液中，搅拌12～15h，过滤、洗涤后，在50～ 150℃下真空干燥，冷却至室温，即得所述之处理有机小分子的废水催化剂。
一实施例中：所述步骤1)中配制混合溶液所用水体积与所述步骤2)中配制碱液所用水 体积之比为2:1。
一实施例中：所述A为Fe、Co、Ni、Cu中的一种。
一实施例中：所述B为W、Mn、Mo、Zr中的一种。
一实施例中：所述C为La、Ce中的一种。
一实施例中：所述贵金属为Pt或Ru。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：
一种处理有机小分子的废水催化剂，所述催化剂载体为AxByC1-x-yO2型复合金属氧化物， 其中A为Fe、Co、Ni、Cu中的一种，B为W、Mn、Mo、Zr中的一种，C为La、Ce中的一 种，催化活性中心为贵金属为Pt或Ru，且贵金属元素占催化剂总质量的0.1～1wt%。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之三是：
上述处理有机小分子的废水催化剂在处理废水上的应用。
一实施例中：催化剂用量与废水体积的比例为2～12g/L，反应温度为40～80℃，反应压 力为0.5～2Mpa。
一实施例中：所述废水中含有甲醛、甲酸、甲醇中的至少一种，且甲醛和/或甲酸和/或甲 醇的质量浓度为50～5000mg/L。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.本发明的催化剂可在低温低压下降解有机小分子废水，且催化稳定性好。
2.本发明的催化剂适用于含有多种有机小分子的废水，尤其适合含甲酸、甲醛、甲醇中的 至少一种的废水，在80℃以下、总压力为2Mpa以下、反应时间6h后可将总有机碳(TOC) 降解接近70%。
3.本发明的催化剂适用废水浓度广(浓度50～5000mg/L，尤其适合含甲醛、甲酸、甲醇 中的至少一种)，即使在低浓度情况下(TOC<200ppm)也能将总有机碳(TOC)降解70%以 上，这是从未有报道过的。
4.本发明的催化剂的生产成本低、运营成本低，稳定性好，适用于工业中的催化湿式氧化 技术中。