申请日2014.07.17
公开(公告)日2014.10.08
IPC分类号C02F1/72; B01J23/89
摘要
一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂及其制备方法，涉及一种催化剂。所述氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂以贵金属-非贵金属纳米合金为活性成分，以活性炭为载体，其通式表述为M1M2/C，式中M1代表贵金属Pt、Pd、Ru、Rh等中的一种，M2代表非贵金属Fe、Co、Ni、Cu等中的一种，按质量百分比，催化剂各组分的含量是M1为0.1～5%，最好是0.3～3%，M2为1～10%，最好是2～8%，余量为活性炭。制备方法：配制贵金属-非贵金属混合溶液，将活性炭加入混合溶液浸渍后，真空干燥，在氮气气氛下焙烧，即得氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂。具有良好的氨氮催化转化性能，还具有良好的稳定性。
权利要求书
1.一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂，其特征在于其以贵金属-非贵金属纳米合 金为活性成分，以活性炭为载体，其通式表述为M1M2/C，式中M1代表贵金属Pt、Pd、Ru、 Rh中的一种，M2代表非贵金属Fe、Co、Ni、Cu中的一种，按质量百分比，催化剂各组分的 含量是M1为0.1～5%，M2为1～10%，余量为活性炭。
2.如权利要求1所述一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂，其特征在于按质量百分 比，催化剂各组分的含量是M1为0.3～3%，M2为2～8%，余量为活性炭。
3.如权利要求1所述一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于 其具体步骤如下：
配制贵金属-非贵金属混合溶液，将活性炭加入混合溶液浸渍后，真空干燥，在氮气气氛 下焙烧，即得氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂。
4.如权利要求3所述一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于 所述浸渍的时间为4～12h。
5.如权利要求3所述一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于 所述真空干燥的温度为40～100℃。
6.如权利要求3所述一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于 所述焙烧的条件是在250～550℃下焙烧2～6h。
说明书
一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种催化剂，尤其是涉及一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂及其制备 方法。
背景技术
废水中氨氮的存在不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭、破坏水体生态平衡，而且增 加生活和工业用水前处理的难度和成本，甚至对人类产生毒害作用。开发经济、绿色、高效 的氨氮废水处理技术刻不容缓，但因各种原因或技术的局限性，氨氮废水处理难题一直未能 彻底解决。
目前，氨氮的处理方法主要有吹脱法、离子交换法、吸附法、折点氯化法、化学沉淀法、 生物法和催化湿式氧化法等。
吹脱法、离子交换法和吸附法等物理处理方法只是将氨氮转移，并没有将其转化，因而 需要考虑氨氮二次处理问题，且物理处理方法受传质限制，无法彻底除去水中的氨氮。
折点氯化法、化学沉淀法能较好的处理低氨氮浓度的废水，但面对高浓度氨氮废水，其 处理操作费用高居不下，且往往由于加入其它化学成分而带来二次污染。
生物法是目前处理低浓度氨氮(<300mg/L)废水最主要的方法，但其工艺流程复杂，处 理设备多，常需外加碳源，能耗大，成本高，且难以处理高浓度氨氮废水以及有毒废水。
催化湿式氧化技术是20世纪80年代发展起来的一种治理废水的新技术，该方法是在一 定温度、压力下，以空气(或氧气)为氧化剂，通过催化剂催化作用，一次性将氨氮全部转 为对人类和环境完全无害的氮气，无需考虑二次处理，建设及运行费用仅为常规方法的60% 左右，且能有效处理高、中、低不同浓度的氨氮废水。但该技术还处于刚起步阶段，国内外 鲜见相关专利申请，只有研究论文报道。
催化湿式氧化处理氨氮废水技术的核心在于适宜的催化剂。从文献报道来看，负载型贵 金属催化剂具有较好的催化活性，但现有氨氮废水处理所用的贵金属催化剂贵金属用量偏高 (>3%)，且工作条件苛刻(高温高压)。如常规浸渍法制备Pt/TiO2催化剂要在200℃和3.6 MPa的条件下，才能有效去除废水中的氨氮(Applied Catalysis B:Environmental,2012, 128:64-71)。共浸渍法制备的RuPd/CeO2催化剂在200℃和2.0MPa的反应条件，具有良好 的氨氮脱除性能，但Ru和Pd的总负载量高达5%(Topics in Catalysis,2005,33:77-86)。 Pd/C催化剂能在较为温和条件下(150℃，2MPa)去除废水中80%以上的氨氮，但该催化剂 贵金属Pd含量较高(3%)(Applied Catalysis B-Environmental,1998,16(3):261-268)。 非贵金属催化剂具有更好的经济性，但其氨氮催化转化活性很低，即使在230℃和2.0MPa 的条件下，氨氮的去除率也只仅有20%(Water Research,2004,38:778-782)。
发明内容
本发明的目的是提供活性高(尤其是低温活性)、稳定性好和成本较低(贵金属含量低) 的一种氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂及其制备方法。
所述氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂以贵金属-非贵金属纳米合金为活性成分，以活 性炭为载体，其通式表述为M1M2/C，式中M1代表贵金属Pt、Pd、Ru、Rh等中的一种，M2代 表非贵金属Fe、Co、Ni、Cu等中的一种，按质量百分比，催化剂各组分的含量是M1为0.1～ 5%，最好是0.3～3%，M2为1～10%，最好是2～8%，余量为活性炭。
所述氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂的制备方法如下：
配制贵金属-非贵金属混合溶液，将活性炭加入混合溶液浸渍后，真空干燥，在氮气气氛 下焙烧，即得氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂。
所述浸渍的时间可为4～12h;所述真空干燥的温度可为40～100℃;所述焙烧的条件可 在250～550℃下焙烧2～6h。
本发明所述氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂适用于氨氮废水的催化湿式氧化处理， 在使用前用氢气350℃预还原1h后进行反应，废水氨氮含量为100～5000ppm，适宜反应 (氧气或空气)压力0.1～5MPa，反应温度80～230℃。
本发明所述氨氮废水催化湿式氧化处理的催化剂与传统负载型贵金属催化剂相比，由于 采用贵金属-非贵金属纳米合金作为活性组分，使得所需的贵金属含量大大降低(可低于1%)， 节约了成本。由于贵金属和非贵金属之间存在特殊的相互作用，故本发明的催化剂具有良好 的氨氮催化转化性能(尤其是低温催化性能)。另外，本发明催化剂还具有良好的稳定性，在 连续测试的5个周期内，优良的催化性能稳定保持不变。