[发明专利]一种废水深度处理用石墨烯-多孔氧化镍复合催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种废水深度处理用石墨烯‑多孔氧化镍复合催化剂及其制备方法和应用，所述石墨烯‑多孔氧化镍复合催化剂包括石墨烯载体、以及负载于所述石墨烯载体上的多孔氧化镍，所述石墨烯载体和多孔氧化镍的质量比为19:1～1:19，优选为10:1～1:10。本发明可以使有机污染物降解得更为彻底。

技术领域

本发明涉及一种用于催化次氯酸钠氧化或臭氧氧化处理污水的石墨烯-多孔氧化镍复合催化剂及其制备方法和应用，属于水处理技术领域。

背景技术

工业的快速发展所带来的环境污染问题一直是社会关注的重点。印染、电镀等行业所产生的工业废水，因有机物浓度高、成分复杂、毒性大、难以生物降解等特点，常面临高成本、难处理、污染严重等难题。因此，有效、廉价、快速的废水处理方法成为一大研究热点。

高级氧化技术主要是利用产生高活性自由基与难降解有机分子反应，使之降解为可生化降解有机物或小分子无机物。然而，高级氧化技术存在不同程度的缺陷，如对设备要求苛刻、降解效果差、后续处理繁杂。因此，催化氧化法应运而生，通过在氧化过程中加入催化剂以提高反应效率、降低成本。相应的，催化氧化法又可以细分为湿式催化氧化技术、超临界催化氧化技术、光催化氧化技术以及低温常压催化氧化技术等。虽然加入催化剂改善了高级氧化技术的缺点，但并不能完全避免。

次氯酸钠在弱碱性和酸性的溶液中可产生次氯酸，具有较强的氧化性，其浓溶液常用于废水处理。以廉价易得的次氯酸钠为氧化剂，在常温常压下反应，降低了对设备的要求；次氯酸钠的强氧化性可以有效降解污染物，是一种快速有效的氧化方法。但由于次氯酸钠并不稳定，在较高的温度或光照下容易发生分解反应，生成氯酸钠、氯化钠、氯化氢等不具有氧化性的物质，降低了氧化效率，产生的氯化氢气体也对容易污染环境。因此许多科研人员都在试图研究出高效廉价的催化剂以提高次氯酸钠的废水处理效率。目前已报道的硫酸亚铁等催化剂尽管活性较高，但会产生铁泥，造成二次污染。

臭氧氧化是一种重要的废水处理方法。由于臭氧分子氧化具有强选择性的特点，臭氧直接氧化通常用于打开废水中有机物的苯环以提高废水的可生化性。而对于有机污染物的深度降解，实现废水的末端COD达标处理，常规臭氧直接氧化反应则难以达到理想的处理效果。研究表明，利用活性炭或各种可变价金属氧化物的催化作用，可以将臭氧分子转化为具有更高氧化还原电位（2.8eV）的羟基自由基，并用于废水的末端COD达标处理，从而引起人们的广泛关注。

氧化镍由于储量丰富、价格较低，且具有可变价态而被广泛用作催化剂材料，其对次氯酸钠氧化和臭氧氧化的催化作用均有报道。但目前氧化镍对上述过程催化效果并不理想。这主要是由于常规方法制备的氧化镍比表面积较低，通常低于60m²/g；且由于表面基团的原因，其对有机物的吸附富集作用不佳。上述两方面原因导致氧化镍基催化剂的活性有大幅提高的空间。

发明内容

针对常规催化剂催化氧化深度处理污水催化活性低、效率低的关键问题，本发明的目的在于提供一种用于废水深度降解的次氯酸钠氧化或臭氧氧化的，低成本高效率的石墨烯-多孔氧化镍复合催化剂及其制备方法，以达到快速、高效、廉价地深度处理高有机物含量的工业废水的目的。

一方面，本发明提供了一种废水深度处理用石墨烯-多孔氧化镍复合催化剂，其特征在于，所述石墨烯-多孔氧化镍复合催化剂包括石墨烯载体、以及负载于所述石墨烯载体上的多孔氧化镍，所述石墨烯载体和多孔氧化镍的质量比为19:1～1:19，优选为10:1～1:10。