申请日 20201021
公开（公告）日 20201215
IPC分类号 B01J23/80; B01J23/889; B01J35/10; C09K3/00; C02F1/30; C02F1/72
摘要
本发明涉及一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备和应用，属于微波催化剂制备领域。所述方法为：将生物炭粉和铁化合物、铜化合物、多种过渡金属、木焦油混合得到混合料，将混合料进行造粒，将造粒得到的颗粒料进行高温煅烧，超声清洗得到复合金属催化剂。本发明有效地提高了水中有机污染物的降解速率和微波利用率，制备了能够强烈吸收微波的催化剂。
权利要求书
1.一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括：
将生物炭粉和铁化合物、铜化合物、过渡金属、木焦油混合得到混合料，将混合料进行造粒、煅烧、清洗，得到复合金属催化剂。
2.如权利要求1所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述生物炭粉为生物质原料经热解活化获得。
3.如权利要求2所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述生物质原料为农作物秸秆、园林废弃物中的至少一种。
4.如权利要求3所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述园林废弃物包括枯枝落叶、草坪修剪物、杂草。
5.如权利要求1所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁化合物为铁的氧化物、氢氧化物及铁盐。
6.如权利要求1所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述铜化合物为铜氧化物、氢氧化物、铜盐。
7.如权利要求1所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述过渡金属为Co、Mn、Ba、Ni、Zn中至少一种。
8.如权利要求1所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述生物炭粉的平均直径为50-60μm；
或铁化合物平均直径为10～20μm；
或铜化合物平均直径为10～20μm；
或过渡金属平均直径为10～20μm。
9.一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂，其特征在于，由如下重量份的原料组成：生物炭粉20～40份，铁化合物10～30份，铜化合物10～30份，过渡金属5～10份，木焦油10～20份。
10.权利要求9所述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂在废水处理中的应用。
说明书
一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备和应用
技术领域
本发明涉及一种微波催化剂的制备方法和应用，尤其涉及一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备和应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着社会的发展，水中化学污染物的种类和数量日益增加，高浓度有机废水的处理已成为业内难题，废水中含有许多难生物降解的有毒有机污染物，常规生化法无法使用。目前，市场上对于高浓度有机废水的处理主要采用臭氧催化氧化、光催化氧化法、湿式氧化法等高级氧化方法，这些方法各有优势，但均存在不足，从而限制了这些方法的推广和应用。
与其他污水处理工艺相比，微波处理法具有对物质选择性供能、对吸波物质具有强烈的催化作用、升温迅速、加热均匀、节能高效、无二次污染和杀灭水中病原体等优点，因此微波作为一种新的工艺在高浓度有机废水处理领域得到越来越广泛的应用。
对于微波高级氧化处理废水的原理，多数研究者认为实质上是微波首先作用于催化剂或其载体，使其迅速升温而产生活性点位，在微波辐射下实现催化反应，达到处理有机废水的目的。
因此，为提高水中有机污染物的降解速率和微波利用率，制备能够强烈吸收微波的催化剂成为研究热点。但是目前市场上的微波催化剂存在制作能耗、原料成本高，工艺步骤复杂，使用寿命较短等缺点。
发明内容
针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备和应用。
为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面，提供了一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂的制备方法，包括：
将生物炭粉和铁化合物、铜化合物、过渡金属、木焦油混合得到混合料，将混合料进行造粒、煅烧、清洗，得到复合金属催化剂。
本发明利用低成本生物炭及生物炭制备过程产生的木焦油为原料，与铁化合物、铜化合物以一定比例混合，并辅以多种过渡金属进行一定规格造粒，然后在隔绝空气的条件下烧结并经过超声清洗得到复合金属催化剂。本发明制备所得催化剂的孔隙率高，成本低，效率高。
本发明的第二个方面，提供了一种复合金属水处理微波高级氧化催化剂，由如下重量份的原料组成：生物炭粉20～40份，铁化合物10～30份，铜化合物10～30份，过渡金属5～10份，木焦油10～20份。
本发明经过系统的研究和摸索，制备的复合金属微波催化剂具有高度发达的孔隙结构、巨大的比表面积、良好的吸附性能、丰富的表面官能团，强烈的吸收微波能力，实现了吸附性能和吸收微波能力的兼顾和平衡，不会因为吸波粒子的加入影响孔隙结构的生长。
本发明的第三个方面，提供了上述的复合金属水处理微波高级氧化催化剂在废水处理中的应用。
由于本发明具有较好的吸附性能和吸收微波能力，因此，有望在废水处理中得到广泛的应用。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明原材料为生物炭、铁、铜金属化合物、木焦油，生物炭能为铁、铜金属化合物提供载体，三种物质均是较强的微波吸收材料，在载体上负载后，相互作用能产生较高的活性点位，而木焦油作为生物质热解副产物，用于催化剂的粘合剂降低生产成本。
(2)本发明制备过程，操作简单，处理过程耗能低。
(3)本发明制备的复合金属微波催化剂具有高度发达的孔隙结构、巨大的比表面积、良好的吸附性能、丰富的表面官能团，强烈的吸收微波能力。
发明人 （毛岩鹏;左鹏;曹荣莉;陈桂芳;宋德升;陈志华;马春元;）