申请日2014.12.19
公开(公告)日2015.03.11
IPC分类号B01J23/63; C02F101/34; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种工业废水处理用催化剂及其制备方法，该催化剂包括载体和负债与载体上的催化成分，,载体为纳米稀土CeO2，催化成分为贵金属Pt和/或Ru，且该催化成分的量为所述催化剂总重量的0.1～1wt%。本发明的催化剂中贵金属负载量低，且分散度高，催化剂稳定性好;本发明的制备方法合成工艺简单，成本低。
权利要求书
1.一种工业废水处理用催化剂，其特征在于：包括载体和负债与载体上的催化成分，, 载体为纳米稀土CeO2，催化成分为贵金属Pt和/或Ru，且该催化成分的量为所述催化剂 总重量的0.1～1wt%。
2.一种权利要求1所述的工业废水处理用催化剂的制备方法，其特征在于：包括如 下步骤：
(1)按20～100:1的摩尔比称取硝酸铈和氢氧化钠，并分别加水配制成硝酸铈溶液 和氢氧化钠溶液;
(2)将上述硝酸铈溶液和氢氧化钠溶液充分混合后，于100～180℃的温度下反应 10～24h，得载体前驱体溶液;
(3)将步骤(2)制得的载体前驱体溶液于80～100℃烘干，再于空气气氛中300～700℃ 焙烧2～5h，冷却至室温，即得所述载体;
(4)将保护剂、还原剂和贵金属Pt和/或Ru前驱体混合反应制备贵金属Pt和/或 Ru纳米颗粒，其中保护剂与所述贵金属Pt和/或Ru的质量比为1～5:1，还原剂与所述贵 金属Pt和/或Ru的摩尔比为1～10:1;
(5)将步骤(4)制备的贵金属Pt和/或Ru纳米颗粒与所述载体混合搅拌3～10h后， 再依次经过滤、洗涤和60～150℃的真空干燥后，即得所述工业废水处理用催化剂，其中 贵金属Pt和/或Ru纳米颗粒的量为所述工业废水处理用催化剂总重量的0.1～1wt%。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中的反应时间为14～24h。
4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中焙烧的温度为 400～600℃，焙烧时间为4～5h。
5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)的保护剂为聚乙烯 吡咯烷酮PVP或聚乙烯醇PVA。
6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)的还原剂为硼氢化 钠或水合肼。
说明书
一种工业废水处理用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，具体涉及一种工业废水处理用催化剂及其制备 方法。
背景技术
20世纪初以来，湿式氧化技术已被用来处理水中的有毒、有害、难降解的有机废水， 可将水中有机物氧化成无毒的二氧化碳和水，在无催化剂的情况下，温度往往需升至 320℃，压力最高达20Mpa。为了节能减排，催化剂的加入可将反应温度降至200℃以下， 压力可降至3Mpa以下。目前，所使用的催化剂主要分为两种：均相与非均相催化剂。 虽然均相催化剂可有效降解水中有机物，但是水中金属离子却需要另外的步骤来祛除。于 是易分离的非均相催化剂降解水中有机物近些年来得到了人们更多的关注，而非均相催化 剂又可分为贵金属和过渡金属催化剂。贵金属催化剂与过渡金属催化剂相比催化活性更 高，但成本太高，而过渡金属催化剂存在活性组分易流失等缺点。因此，开发贵金属用量 少、催化活性高与稳定性好的处理工业废水催化剂具有巨大的工业应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工业废水处理用催化剂。
本发明的另一目的在于提供上述催化剂的制备方法。
本发明的具体技术方案如下：
一种工业废水处理用催化剂，包括载体和负债与载体上的催化成分，,载体为纳米稀 土CeO2，催化成分为贵金属Pt和/或Ru，且该催化成分的量为所述催化剂总重量的 0.1～1wt%。
一种上述工业废水处理用催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按20～100:1的摩尔比称取硝酸铈和氢氧化钠，并分别加水配制成硝酸铈溶液 和氢氧化钠溶液;
(2)将上述硝酸铈溶液和氢氧化钠溶液充分混合后，于100～180℃的温度下反应 10～24h，得载体前驱体溶液;
(3)将步骤(2)制得的载体前驱体溶液于80～100℃烘干，再于空气气氛中300～700℃ 焙烧2～5h，冷却至室温，即得所述载体;
(4)将保护剂、还原剂和贵金属Pt和/或Ru前驱体混合反应制备贵金属Pt和/或 Ru纳米颗粒，其中保护剂与所述贵金属Pt和/或Ru的质量比为1～5:1，还原剂与所述贵 金属Pt和/或Ru的摩尔比为1～10:1;
(5)将步骤(4)制备的贵金属Pt和/或Ru纳米颗粒与所述载体混合搅拌3～10h后， 再依次经过滤、洗涤和60～150℃的真空干燥后，即得所述工业废水处理用催化剂，其中 贵金属Pt和/或Ru纳米颗粒的量为所述工业废水处理用催化剂总重量的0.1～1wt%。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的反应时间为14～24h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)中焙烧的温度为400～600℃，焙烧 时间为4～5h。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(4)的保护剂为聚乙烯吡咯烷酮PVP 或聚乙烯醇PVA。
在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(4)的还原剂为硼氢化钠或水合肼。
本发明的有益效果是：
1、本发明的催化剂中贵金属负载量低，且分散度高，催化剂稳定性好;
2、本发明的催化剂适用于难降解的，特别是含酚有机废水中，通过湿式氧化的方法 可将有机物转变为更小的分子或直接转化为水和二氧化碳。利用高压反应釜，在反应温度 为150℃以下、总压力为2Mpa以下、反应时间3h以内，将苯酚100%转化，且将化学 需氧量(COD)降解95%以上。
3、采用本催化剂还可降解甲醇或甲酸废水，反应温度为50℃以下，总压力为2Mpa 以下，COD去除率接近100%。
4、本发明的制备方法合成工艺简单，成本低，通过调节不同的氧化铈与氢氧化钠的 比例和水热温度，合成出具有不同催化性能的氧化铈。通过溶胶法可提高贵金属负载型催 化剂的分散度，有效得将贵金属用量降低到0.1%～1wt%。因此，通过以上方法，可合成 出催化活性高、能耗低和价格低的催化剂，用于催化湿式氧化的技术中。