[发明专利]海泡石‑碱式碳酸铋催化剂及其在处理有机废水中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及脱硝技术领域，具体涉及一种海泡石-碱式碳酸铋催化剂及其在处理有机废水中的应用。

背景技术

随着工业的发展，环境污染也日趋严重，尤其是水环境污染。有机废水毒害高、色度深、成分复杂、难生化降解。这些有机废水流入江河湖海中，致使水体受到严重污染，导致人类等生物的生命受到严重威胁。工业废水中的许多芳香族化合物已被美国环保局列为优先污染物控制名单中，这些污染物主要来自合成染料、制药、石油化工、精细化工等行业。其中硝基酚及其衍生物类污染物具有呼吸系统和中枢神经系统毒害性，且生化降解率低，传统的处理方法难以满足污染物控制要求。故寻求一种高效、安全、环保、经济的有机废水排放前处理的方法迫在眉睫。

目前用于有机废水的处理方法主要为物理吸附法、超声降解法、生物脱色法、光催化降解法、微波辅助或强化光催化法，微波与无机氧化剂共同处理法。其中，生物法耗时长且污染物难以完全降解，吸附法只是将污染物转移，不能从根本上将污染物降解，超声法耗时长，效率不高。光催化只适合低色度低浓度的废水处理，且耗时长。微波辅助或强化光催化法能耗高，设备复杂，没有从根本上改进常规的光催化法。微波与无机氧化剂共同处理法处理成本高，不经济。

综上所述，急需一种能够极大地提高污染物的降解效率、缩短处理时间以及降低处理成本的催化剂及其用于处理废水的方法以解决现有技术的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种制备方便且催化效果好的海泡石-碱式碳酸催化剂，具体是：

一种海泡石-碱式碳酸铋催化剂，由海泡石、碳酸铵溶液以及硝酸铋溶液采用沉积-沉淀法制备。

以上技术方案中优选的，所述沉积-沉淀法制备的具体过程是：

第一步、将海泡石分散于碳酸铵溶液中并通过超声处理0.5-2.0小时，得海泡石混悬液；

第二步、将硝酸铋溶液逐滴加入所述海泡石混悬液中，搅拌1.5-2小时，得反应液；

第三步、将反应液过滤和洗涤后，得到洗涤滤饼，将洗涤滤饼在温度为60℃-80℃条件下进行干燥，得固体物；

第四步、将固体物在温度为350℃-500℃的条件下进行煅烧，即得海泡石-碱式碳酸铋催化剂；

所述海泡石、碳酸铵和硝酸铋的质量配比按海泡石-碱式碳酸铋催化剂中海泡石与碱式碳酸铋的质量比为1-5：5-9的配比来计算。

以上技术方案中优选的，所述海泡石为提纯及活化后的海泡石；所述第二步中：搅拌时的搅拌速率为200-1000r/min，逐滴加入的时间为60-90min；所述第三步中：干燥的温度为60℃，干燥时间为12小时；所述第四步中：煅烧的温度为400℃，煅烧时间为1小时；

所述海泡石、碳酸铵和硝酸铋的质量配比按海泡石-碱式碳酸铋催化剂中海泡石与碱式碳酸铋的质量比为1：9、3：7或5：5的配比来计算。

应用本发明的海泡石-碱式碳酸铋催化剂，效果是：原料容易获得，成本低；制备方法简单，便于工业化生产；用于废水处理时，降解效率高，处理时间得到大大缩短，大大降低处理成本；可降解废水的浓度范围广，能够连续化规模化处理，易于工业化生产。

本发明还公开了一种采用上述海泡石-碱式碳酸铋催化剂在处理有机废水中的应用，具体处理过程如下：量取一定量的废水；在废水中加入如上所述的海泡石-碱式碳酸铋催化剂；转移至微波化学反应器中；开启微波化学反应器，在微波辐照下进行废水处理。

以上技术方案中优选的，微波辐照过程中：微波功率为400-600W，微波辐照时间为1-7min。

以上技术方案中优选的，所述废水为硝基酚废水，其酸碱度为6；处理100ml浓度为50-500mg/L的废水时，海泡石-碱式碳酸铋催化剂的用量为0.1-0.7g。

本发明的海泡石-碱式碳酸铋催化剂在处理有机废水中的应用，效果是：

(1)处理方法工艺简单、工艺参数容易控制和无二次污染的效果。

(2)处理有机废水过程中，毋须通入空气鼓泡或添加额外的氧化剂如氧气、臭氧、双氧水等，微波催化剂吸收微波而被激发产生电子-空穴对，氧分子及水分子与电子及强吸电子的空穴结合从而产生的超氧自由基及羟基自由基等活性氧物质充当了降解反应的氧化剂。

(3)适用于浓度为50-500mg/L的硝基酚废水，能够连续化规模化处理，易于工业化生产。

(4)处理方法所需设备简单，易操作，投资和运行成本低，占地面积少，适用于染料、制药、石油化工、精细化工等行业中有机废水的处理。