[发明专利]用于含酚废水处理的负载型碱式铜盐催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机物污水处理领域，尤其是用于含酚废水处理的负载型碱式铜盐催化剂及其制备方法。

背景技术

苯酚和酚类化合物是一类重要的化工原料，也是常见的毒性高且有很强难闻气味的有机物。苯酚和酚类化合物是工业废水中最常见的有机化合物，因为它们广泛应用于石化单元，炼油厂和聚合物、杀虫剂、染料、制药行业。

酚类化合物属高毒类物质，为细胞原浆毒物。低浓度酚可使蛋白质变性，高浓度酚能使蛋白质沉淀。酚类化合物对皮肤和粘膜有强烈的腐蚀作用。人口服致死量为2～15g，长期饮用被酚类化合物污染的水源，会出现慢性中毒，产生头痛、头晕、疲劳、失眠、耳鸣、白血球下降及神经系统障碍等症状。酚类化合物对水生生物的影响也很大。低浓度酚能影响鱼类的生理活动，浓度高时，可使鱼类大量死亡；使用含酚废水灌溉农田，将使农作物减产甚至枯死。

随着煤炭转化、化学工业的发展及环境保护严格标准的实施，含酚废水的治理已成为人们高度重视的环保问题。

目前，处理含酚废水的催化剂种类较多，方法也较多。CN10277499A使用由二鼠李糖脂、漆酶、纳米氧化锌、铝粉组成的催化剂超声处理含苯酚废水；CN103030243A使用负载在γ-Al₂O₃上的TiO₂催化剂，利用铁炭微电解光催化降解甲萘酚废水；US7407908B2使用负载在HY型分子筛上的Fe(III)Fenton试剂，光催化苯酚废水。

这些方法制备的催化剂组分较多，制备复杂，需要将活性组分负载在载体上，以取得较高活性，还需要超声波、光等手段，耗费能源大。碱式盐作为催化剂，制备方法简单、价格廉价、处理含酚废水工艺简单、活性高。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种用于含酚废水处理的负载型碱式铜盐催化剂及其制备方法。

技术方案：本发明的用于含酚废水处理的负载型碱式铜盐催化剂的分子式为：Cu²⁺(OH)_2-x(A^n-)_x/n·mH₂O/M_yO_z

其中，x≠2，y、z为满足“2z＝y×M化合价”的最小正整数；

n为阴离子价态；

A^n-为阴离子，为SO₄^2-，NO₃^-，CO₃^2-或PO₄^3-中的一种；

m为结晶水数目；

M_yO_z为金属氧化物，为ZnO，Al₂O₃，NiO中的一种。

本发明的用于含酚废水处理的负载型碱式铜盐催化剂的制备方法包括以下步骤：

1)将铜盐固体溶于水中，配成0.32～0.64M浓度的溶液；

2)将具有花状微观结构的金属氧化物粉末添加到上述铜盐溶液中；

3)常温搅拌0.5～2小时，在25～35℃超声分散0.5～2小时；

4)分散后的沉淀混合物倒进水热合成反应釜，100～170℃下磁力搅拌反应24～96小时；

5)反应后的沉淀混合物离心2～10min、水洗3～5次、60～80℃干燥8～14小时、

研磨3～5min后得到催化剂粉末。

其中：

步骤2)中，所用的金属氧化物为ZnO、Al₂O₃或NiO。

所用的金属氧化物的制备方法如下：

1)取Zn、Al或Ni的硝酸盐，配成0.1～0.5M的溶液；

2)取固体NaOH，配成3～5MNaOH溶液；

3)加热搅拌步骤1)中的溶液，待温度达到60～80℃，立即将步骤2)中NaOH溶液加入到步骤1)中溶液中，NaOH与硝酸盐的物质的量比为4～6，搅拌反应2～5h；

4)反应后的沉淀混合物离心2～10min、水洗3～5次、60～80℃干燥8～10小时、研磨3～5min后得到花状金属氧化物粉末。

有益效果：本技术与现有技术相比，有以下优点：

1)本发明合成的碱式铜盐孔以介孔为主，且孔数量较多，有利于双氧水和有机物进入催化剂内部，减小了传质阻力；