[发明专利]处理生物难降解有机废水的催化剂制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域和环境技术，特别涉及一种处理生物难降解有机废水的催化剂制备方法及应用。

背景技术

生物难降解有机废水来源广泛、数量巨大，由于常规生物处理工艺很难对其进行有效降解，因此该废水对环境危害极大。染料废水就是一种重要的生物难降解有机废水。染料废水主要来源于染料生产和印染工业，具有排放量大、水质及水量不稳定、色度深、浓度高、成分复杂、含盐量高、有机物含量高、强酸碱性、可生化性差(COD_Cr/BOD＜0.09)、含苯、萘、醌、蒽等芳香团物质等特点。

均相芬顿法是高级氧化技术的一种，其原理是利用催化剂催化氧化H₂O₂产生强氧化性羟基自由基(·OH)，进攻有机污染物，将有机物降解成小分子或H₂O和CO₂。由于此方法具有反应速率较快，反应时对温度和压力的要求较低等优点，在工业废水处理中的应用越来越受到国内外的广泛关注。但是均相芬顿法存在pH值适用范围较窄(pH值仅为3～5)，催化剂难以回收，反应后产生大量的铁泥，会造成二次污染，增加后续处理费用，这些缺点均限制了均相芬顿技术在处理生物难降解有机废水中的应用。

为了克服上述缺点，近年来非均相芬顿法逐渐成为研究热点。非均相芬顿法实质上是通过将铁离子固定到载体上而制备某种催化剂，在处理生物难降解有机废水的过程中，首先有机物被吸附于催化剂表面，然后在铁离子和H₂O₂共同作用下与有机物发生氧化降解反应，达到将废水脱色和矿化处理的目的。降解后的产物脱附回归到溶液中，催化剂有利于回收利用，无二次污染，而且反应速度快，适用范围较广。与均相芬顿法相比，非均相芬顿法仍留有均相芬顿法的优点，并可以拓宽pH值适用范围，避免铁离子产生铁泥，消除铁离子本身所具有的颜色而对水体视觉的影响。

通过向铁系负载型类芬顿催化剂中掺杂铈(Ce)制备Fe/Ce/改性天然沸石负载型类芬顿催化剂，可以起到改善原催化剂中活性组分的活性和分散性、延长催化剂使用寿命等作用。

通过Fe/Ce/改性天然沸石负载型类芬顿催化剂的使用，不仅可解决均相芬顿法的不足，同时还能加快非均相芬顿法降解有机污染物的速率，对染料废水等生物难降解废水的处理具有很好的理论意义和潜在的实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理生物难降解有机废水的催化剂制备方法及应用，所提供的Fe/Ce/改性天然沸石负载型类芬顿催化剂活性高、活性组分分散均匀、可重复使用，且能与H₂O₂耦合形成非均相芬顿体系催化处理染料废水等生物难降解有机废水。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是提供一种处理生物难降解有机废水的催化剂制备方法，该方法以改性天然沸石为载体，采用柠檬酸溶胶-凝胶法，制备Fe/Ce/改性天然沸石负载型类芬顿催化剂，该方法包括以下步骤：

步骤一，改性天然沸石的制备，步骤如下：

用蒸馏水反复冲洗天然沸石以洗去其表面的灰尘，接着将洗净的天然沸石置于干燥箱中烘干，将烘干后的天然沸石置于温度为250℃～300℃下焙烧，焙烧时间为2h～4h，以去除水分和杂质，使天然沸石的孔穴和通道通畅，然后将焙烧后的天然沸石依次置于0.5mol/L、1.0mol/L和2.0mol/L NaCl溶液中进行盐洗，在0.5mol/L、1.0mol/L和2.0mol/L NaCl溶液中进行盐洗时的盐洗温度分别控制在盐洗时间为1h～2h的20℃～30℃、盐洗时间为1h～2h的60℃～70℃和盐洗时间为1h～2h的85℃～95℃，再用蒸馏水对盐洗后的天然沸石反复水洗直至无Cl^-检出，最后将过滤后的改性天然沸石烘干；

步骤二，采用柠檬酸溶胶-凝胶法，制备Fe/Ce/改性天然沸石负载型类芬顿催化剂，步骤如下：