[发明专利]用于难降解废水处理的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂，尤其涉及一种用于难降解废水处理的催化剂及其制备方法。

背景技术

催化氧化技术是一种非常有效的高级化学氧化水处理技术，特别适用于有毒有害和高浓度、难降解有机废水的处理，催化氧化技术以其处理效率高、二次污染低、氧化速度快、设备体积小等优点而受到广泛的关注，具有良好的应用前景。

在现有的催化氧化技术中，多相催化具有活性高、分离简单、稳定性好、寿命长等特点，使其从20世纪70年代后期起，成为高浓度废水处理的重要研究方向。经过多年的发展，已有大量成果发表。目前研究较多的是贵金属类、过渡金属类和稀土类催化剂。其中贵金属类催化剂活性高、寿命长、适应性强，缺点是价格昂贵；过渡金属催化剂都具有较好的催化活性，它们的缺点是易流失、寿命短；而稀土金属氧化物催化剂在催化反应中具有活性高、价格低和稳定性好等优点。

还有Fenton试剂法。由于产生高效的羟基自由基离子，从而能够有效的处理一些生物难降解的有机废水，它用H₂O₂为氧化剂，Fe²⁺或Fe³⁺为催化剂，Fe²⁺或Fe³⁺可加快H₂O₂ 分解为·OH，使溶液中的有机物被·OH迅速氧化降解。但是由于催化氧化反应效率低，氧化剂用量大等缺点，影响了这类催化氧化方法的工业化应用。

现在国内针对Fenton试剂的应用有许多专利，但都是着眼于Fenton试剂与超声波（CN1546395、CN1583587），微电解（CN1631818），光催化（CN1699211），以及与生物法联合（CN1611457、CN1736898）的改进工艺。这类工艺方法并没有针对催化剂作出改进，在这类工艺方法的应用中也普遍存在投入大，处理成本高的劣势。 

综上所述，目前有必要对水处理催化剂进行深入研究，若在该类型的催化剂上添加合适的成分可以进一步提高催化剂的活性和稳定性，使多种催化剂活性组分能够发生协同效应，进一步提高双氧水的利用率，提高污染物去除率将具有非常重要的意义。因此必须对催化剂的制备过程进行研究，筛选合适的组分和确定最佳用量，优化制备过程中的一些工艺参数，使最后制备出来的催化剂活性组分分布均匀、比表面积丰富、活性高、使用寿命长。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于难降解废水处理的催化剂及其制备方法。

用于难降解废水处理的催化剂以质量百分含量计催化剂的组分为：

（1）活性炭含量占催化剂总含量的80～95%；

（2）活性组分：Cu: 含量占催化剂总含量的0.5～10%；

Mn: 含量占催化剂总含量的0.5～10%；

Fe: 含量占催化剂总含量的0.5～10%；

（3）助催化剂：V: 含量占催化剂总含量的0.05～5%；

Ni: 含量占催化剂总含量的0.1～5%；

Ce: 含量占催化剂总含量的0.1～5%；

Co: 含量占催化剂总含量的0.1～5%；

Zn: 含量占催化剂总含量的0.05～5%；

Zr: 含量占催化剂总含量的0.05～5%；

Ti: 含量占催化剂总含量的0.05～5%；

Cr: 含量占催化剂总含量的0.05～5%。

所述的活性组分和助催化剂的可溶性盐为硝酸盐、醋酸盐、硫酸盐或铵盐。

用于难降解废水处理的催化剂制备方法的步骤如下：

（1）将活性炭置于质量百分比浓度为0.5～25%硝酸溶液中活化，在90～100℃下反应1～5小时，经过过滤、清洗、烘干，得到催化剂载体；

（2）将催化剂载体置于反应器中，加入含有质量百分含量为0.5～10%Cu、0.5～10%Mn、0.5～10%Fe、0.05～5%V、0.1～5%Ni、 0.1～5%Ce、 0.1～5%Co、0.05～5%Zn、0.05～5%Zr、0.05～5%Ti、0.05～5%Cr中的几种可溶性盐溶液，浸渍12～24小时；

（3）将沉淀剂加入反应器，反应6～12小时，经过过滤、清洗之后在100～115℃下干燥8～12小时，最后在300～500℃下活化3～6小时，得到催化剂。

所述的沉淀剂为尿素、NH₃·H₂O、NaHCO₃或KOH。