申请日2018.04.09
公开(公告)日2018.09.28
IPC分类号B01J23/889; B01J27/128; B01J29/03; B01J37/02; B01J37/08; C02F1/78; C02F103/28
摘要
本发明涉及一种废水处理催化剂，该催化剂通过将催化剂载体置于浸渍液中浸渍，浸渍完成后过滤并烘干，最后将得到的催化剂前驱体焙烧制备得到。浸渍液中含有可溶性锰盐、钴盐、镍盐以及钾盐。本发明制备的废水处理催化剂中含有锰、钴、镍以及钾元素，不仅对于有机废水的臭氧氧化处理有明显的作用，而且经过多次使用仍然具备良好的处理能力。
权利要求书
1.一种废水处理催化剂，其特征在于，所述催化剂通过以下方法制备得到：
(1)将催化剂载体置于浸渍液中浸渍，浸渍完成后过滤并烘干，得到催化剂前驱体;
(2)将所述催化剂前驱体进行焙烧，得到所述催化剂;
其中，所述浸渍液是由可溶性锰盐、钴盐、镍盐以及钾盐溶于水中得到。
2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂载体选自二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铁或氧化铝，优选γ-Al2O3分子筛。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，将所述催化剂载体在100～120℃下干燥1小时，然后进行浸渍，浸渍时间为8～10小时。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂载体在浸渍的同时抽真空。
5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述浸渍液中，所述可溶性锰盐、钴盐和镍盐的摩尔比为(1～4):(1～4):(3～6)，优选3:2:5。
6.根据权利要求5所述的催化剂，其特征在于，所述浸渍液中，所述可溶性锰盐、钴盐和镍盐的物质的量之和与钾盐的摩尔比为(5～10):1。
7.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述浸渍液是通过分别将可溶性锰盐、钴盐、镍盐溶于水，得到锰盐溶液、钴盐溶液和镍盐溶液，然后将所述锰盐溶液、钴盐溶液和镍盐溶液混合，再加入钾盐溶液制备得到的。
8.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述焙烧在高温旋转炉中进行，包括以下步骤：
(i)将初始温度设置为20℃，由初始温度经5～15分钟升至120～150℃，恒温焙烧1～2小时;
(ii)将温度在30～50分钟内提高到500～600℃，恒温焙烧2～4小时。
9.根据权利要求8所述的催化剂，其特征在于，焙烧过程中有空气流通入，所述空气流流速为6～10L/min。
10.权利要求1至9任一项所述催化剂在废水臭氧催化氧化处理中的应用。
说明书
一种废水处理催化剂及其应用
技术领域
本发明涉及有机废水处理领域，具体涉及一种废水处理催化剂，以及该催化剂在废水臭氧催化氧化处理中的应用。
背景技术
臭氧具有极强的氧化能力，因此臭氧氧化技术在有机废水，尤其是难降解有机废水处理方面得到广泛的应用。但传统单一的臭氧氧化技术在某些方面存在着一定的不足，如臭氧的利用率低、氧化不彻底等。究其主要原因，是由于臭氧分子与有机物反应时具有较强的选择性，与某些物质的反应速率较为缓慢。在此情况下，以提高臭氧效率、增强臭氧氧化能力为目的的臭氧催化氧化技术成为研究的重点和关键，也成为处理有机废水的一个有效方法。
臭氧催化氧化技术属于高级氧化技术，其主要是利用臭氧在催化剂表面产生更高氧化性的羟基自由基来彻底降解有机物。该方法具有反应完全、速度快、不产生二次污染等优点，同时催化剂的存在可以提高臭氧的氧化能力和利用效率。催化剂还可以加速臭氧在水中的自分解，增加羟基自由基的浓度，提高处理效果。臭氧催化氧化技术工艺简单、操作方便，对有机物的氧化更彻底，去除效率更高，可根据进水水质状况灵活改变臭氧量，达到预期目的。然而，制约臭氧催化氧化技术快速发展的关键，在于缺少高效的、低成本的、稳定性好的催化剂。高效、稳定的催化剂。
现有的用于废水臭氧催化氧化处理的催化剂主要分为均相和非均相两种形态，前者是以溶液的形式存在于反应体系中，这就导致了催化剂组分不易回收，难以重复利用，且进入生态环境后容易产生二次污染等问题，因此其应用受到一定的限制;而后者是以固体形式存在于反应体系中，不存在催化剂组分的分离回收问题，因此具有很高的研究应用价值。现有的非均相臭氧催化剂的制备主要有浸渍法和共沉淀法。共沉淀法在化学反应过程中会产生大量的副产物，同时部分催化剂组分因无法附着在载体表面而被洗脱，从而造成浪费和环境污染。因此，开发一种廉价的、催化活性高的、对水质适用范围广的非均相催化剂成为臭氧催化氧化技术快速进步的关键。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种废水处理催化剂。
本发明的第二目的在于提供该催化剂在废水臭氧催化氧化处理中的应用。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明涉及一种废水处理催化剂，其通过以下方法制备得到：
(1)将催化剂载体置于浸渍液中浸渍，浸渍完成后过滤并烘干，得到催化剂前驱体;
(2)将所述催化剂前驱体进行焙烧，得到所述催化剂;
其中，所述浸渍液是由可溶性锰盐、钴盐、镍盐以及钾盐溶于水中得到。
优选地，所述催化剂载体选自二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铁或氧化铝，更优选γ-Al2O3分子筛。
优选地，将所述催化剂载体在100～120℃下干燥1小时，然后进行浸渍，在浸渍的同时抽真空，浸渍时间为8～10小时。
优选地，所述浸渍液中，所述可溶性锰盐、钴盐和镍盐的摩尔比为(1～4):(1～4):(3～6)，优选3:2:5。
优选地，所述浸渍液中，所述可溶性锰盐、钴盐和镍盐的物质的量之和与钾盐的摩尔比为(5～10):1。
优选地，所述浸渍液是通过分别将可溶性锰盐、钴盐、镍盐溶于水，得到锰盐溶液、钴盐溶液和镍盐溶液，然后将所述锰盐溶液、钴盐溶液和镍盐溶液混合，再加入钾盐溶液制备得到的。
优选地，所述焙烧在高温旋转炉中进行，包括以下步骤：
(i)将初始温度设置为20℃，由初始温度经5～15分钟升至120～150℃，恒温焙烧1～2小时;
(ii)将温度在30～50分钟内提高到500～600℃，恒温焙烧2～4小时。
优选地，焙烧过程中有空气流通入，所述空气流流速为6～10L/min。
本发明还涉及该催化剂在废水臭氧催化氧化处理中的应用。
本发明的有益效果：本发明制备的废水处理催化剂中含有锰、钴、镍以及钾元素。其中锰、钴、镍作为活性金属，能够对废水进行臭氧氧化处理。钾作为促进剂，能够使上述活性元素在载体表面具有良好的附着性。该催化剂不仅对于有机废水的臭氧催化氧化处理有明显的作用，而且经过多次使用仍然具备良好的处理能力。