申请日2013.05.03
公开(公告)日2013.09.04
IPC分类号B01J23/89; C02F1/74; C02F1/78
摘要
本发明公开了一种污水处理专用钯催化剂，它以不锈钢为载体，不锈钢表面均匀分布金属钯层。本发明还公开了上述污水处理专用钯催化剂的制备方法及其应用。本发明方法运行成本低、去污效果好、能够有效降解有机物、去除臭味并且有效脱色。
权利要求书
1.一种污水处理专用钯催化剂，其特征在于，它以不锈钢为载体，不锈钢表面均匀分布金属钯层。
2.根据权利要求1所述的污水处理专用钯催化剂，其特征在于，所述的金属钯层的厚度为1纳米~5微米。
3.根据权利要求1所述的污水处理专用钯催化剂，其特征在于，所述的金属钯层内参杂金属银。
4.根据权利要求3所述的污水处理专用钯催化剂，其特征在于，金属银的重量占金属钯重量的0.001%～45%。
5.权利要求1所述的污水处理专用钯催化剂的制备方法，其特征在于，采用化学沉积的方式将金属钯层均匀附着在不锈钢在载体上。
6.权利要求1所述的污水处理专用钯催化剂在污水处理中应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的污水的pH值在6～14之间，所述的污水为印染废水、造纸废水、屠宰污水、制革污水、化纤污水、食品加工污水、石化污水、含有聚乙烯醇的污水、有色冶金污水、焦化污水、煤化工污水、电镀及其它表面处理废水、胺肟化污水、MBR废水、生化池处理不达标排放水、生化处理后含有污泥的污水、产生恶臭的污水、含卤素低于100ppm的化工废水、城市生活污水、垃圾填埋渗透污水、生化制药污水、含有塑化剂与有机农药或剧毒氰化物的污水、大面积被有机物污染以及富营养的江河及湖水或工业循环水。
8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，将不锈钢作为污水处理容器内表面的制作材质，不锈钢内表面均匀分布金属钯层，将待处理污水与含有臭氧的氧气或含有臭氧的空气充分混合，再一起通入污水处理容器中，搅拌或循环处理，使得污水充分接触催化剂，污水在催化剂作用下同时完成除臭、脱色、降解有机物步骤，由于有机物的降解而使后续对水中重金属的沉淀和固化变得更加容易和彻底;同时降低污水的COD，并提高BOD与COD的比值，增加水的可生物降解性。
9.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述的处理容器内增加不锈钢挡板、不锈钢隔层或不锈钢管道，这些附属部件表面均匀分布金属钯层，使得污水与催化剂充分接触反应。
说明书
一种污水处理专用钯催化剂及其应用
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，具体涉及一种污水处理专用钯催化剂及其应用。
背景技术
一种传统的污水处理工艺是，将排出的污水通过沉淀池、平流池、过滤装置、浓缩池、泥水分离装置等来完成污水处理的全过程。《污水处理》(CN1100070A)在近海区域建造氧化塘，且被分隔成好氧、厌氧和兼性区域，利用微生物对废水中的有害物质进行消化，处理过的污水可用泵从氧化塘中排放至开放海域，消化产物和有形颗粒沉淀在池塘的底层。该方案对地形和气候的要求较高，不适合较大范围的推广。《污水处理机》(CN 101574595 B)重点解决了污泥和废水的分离问题《污水处理机》(CN 102160943 A)机械振动筛来滤除废水中的杂质。《污水处理车》(CN 102515415 A)通过设置一级好氧池、二级好氧池和沉淀池来处理农村的生活污水。
现有污水处理工艺存在的问题是：所用设备占地面积大，建设费用高，设备投资大，运行成本高，在推广应用方面有一定的局限性。对有害物质进行降解和处理不够彻底，未充分解决污水的除毒、除臭问题和有机污染物的分解去除问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种污水处理专用钯催化剂，用于最大效能的处理多种污水。
本发明还要解决的技术问题是提供上述催化剂的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种污水处理专用钯催化剂，其特征在于，它以不锈钢为载体，不锈钢表面均匀分布金属钯层。
其中，所述的金属钯层的厚度为1纳米~5微米。
其中，所述的金属钯层内参杂金属银。优选的，金属银的重量占金属钯重量的0.001%～45%。
上述污水处理专用钯催化剂的制备方法，采用化学沉积将金属钯层均匀附着在不锈钢在载体上。
所述的化学沉积法：通过溶液中添加适当的还原剂(如肼、次磷酸钠等)使溶液中钯离子在一定的条件下在不锈钢表面还原为钯原子，使不锈钢表面形成附着钯的薄膜层。也可以通过溶液中添加适当的还原剂(如肼、次亚磷酸钠、葡萄糖等)使钯离子和银离子在一定的条件下同时在不锈钢表面还原为钯原子和银原子，使不锈钢表面形成附着钯银合金的薄膜层。上述溶液是指含有能与钯离子和银离子形成稳定络合物的物质如柠檬酸、氨水等，溶液pH值为6-10，溶液温度控制在50-80℃，形成钯膜或钯银合金薄膜的时间通常在1小时至8小时。
上述污水处理专用钯催化剂在污水处理中的应用。
其中，所述的污水的pH值在6～14之间，其中pH大于9时效果更佳，所述的污水为印染废水、造纸废水、屠宰污水、制革污水、化纤污水、食品加工污水、石化污水、含有聚乙烯醇的污水、有色冶金污水、焦化污水、煤化工污水、电镀及其它表面处理废水、胺肟化污水、MBR废水、生化池处理不达标排放水、生化处理后含有污泥的污水、产生恶臭的污水、含卤素低于100ppm的化工废水、城市生活污水、垃圾填埋渗透污水、生化制药污水、含有塑化剂与有机农药或剧毒氰化物的污水、大面积被有机物污染以及富营养的江河及湖水或工业循环水。
具体的操作是，将不锈钢作为污水处理容器内表面的制作材质，不锈钢内表面均匀分布金属钯层，将待处理污水与含有臭氧的氧气或含有臭氧的空气充分混合，再一起通入污水处理容器中，搅拌或循环处理，使得污水充分接触催化剂，污水在催化剂作用下同时完成除臭、脱色、降解有机物步骤，由于有机物的降解而使后续对水中重金属的沉淀和固化变得更加容易和彻底;同时降低污水的COD，并提高BOD与COD的比值，增加水的可生物降解性。
其中，含有臭氧的氧气或含有臭氧的空气，臭氧占总气体的含量为10-160mg/L。
其中，待处理污水体积与含有臭氧的氧气或含有臭氧的空气的体积比为10：0.3至10：8。
根据污水处理的流程既可以是循环处理也可以是直通处理，本领域技术人员可以根据主要污染物的种类、污水中COD指标的高低、需要将污水处理达到何种等级以及小试实验确定大规模污水处理中通入单位时间混入的具体臭氧量、单位时间需要处理的具体污水量。
优选的方式是，所述的处理容器内增加不锈钢挡板、不锈钢隔层或不锈钢管道，这些附属部件表面均匀分布金属钯层，使得污水与催化剂充分接触反应。这些不锈钢材质的附属部件可以与污水处理容器一体成型制备，再在污水处理容器内表面以及附属部件表面同时实现均匀分布金属钯层。
进入反应器的含有臭氧的氧气或空气与污水混合，臭氧和水在催化剂的催化下产生氧化能力极强的羟基自由基，羟基自由基与有机物发生无选择性的氧化反应，从而达到氧化分解有机物的目的。
由于封闭环境使空气或氧气中的O3无法脱离污水，且总是接触具有催化作用的催化剂，使污水中的催化氧化反应持续进行，大幅度提高了O3的利用率，从而降低了污水处理成本，既使没有来得及消耗的O3将在封闭的催化环境下衰变为O2，进入污水池后继续对降低COD产生作用，且不对环境产生任何副作用，也不会对后续污水处理厂污水池中细菌灭活，且溶解的氧气有助于生化池嗜氧菌的活动。
有益效果：本发明方法与现有技术相比，具有如下优势：
(1)运行成本低。按照目前污水流量和环境指标，通过催化氧化使有机高分子物质高效降解，可以大幅度减轻后续污水处理的压力和成本。
(2)去污效果好。本专利改变了传统的先分离后治理的模式，污泥和污水混合在一起进入催化氧化，此过程能够降解一些有毒有害物质，把复杂的物质分解成简单无害的小分子物质，如造纸污水的PVA和COD可以分别减少100%和95%。
(3)有效去除臭味。根据污水流量及其它环境指标选择合适的臭氧及空气混入量、设计好匹配的催化反应器并确保污水封闭时间，就可以彻底消除污水中的臭源。
(4)有效脱色。大多数污水颜色呈深黑色，特别是印染污水，经过此反应流程，污水基本能够回归自然状态下的颜色。