[发明专利]一种用于焦化废水深度处理的金属催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于焦化废水深度处理的金属催化剂制备方法，属工业催化领域。

背景技术

焦化废水是一种来自焦炉煤气初冷和焦化生产过程中产生的一种有毒难降解有机废水，焦化废水中污染物成分复杂，受原料煤性质、炼焦工艺和产品回收方法等诸多因素影响。焦化废水中含有数十种无机物和有机物。其中无机化合物主要是大量氨盐、硫化物、氰化物等，有机化合物主要是一些酚、苯类、单环及多环以及杂环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环化合物，这些化合物浓度高，且其中的有机物难以降解，导致焦化废水味道大，色度高。

焦化废水主要来源于以下三种废水：一是在焦油、粗苯等精制过程中及其它场合产生的废水，二是煤气终冷循环排污水，三是产生于焦化生产过程中的生产用水、蒸汽等形成的剩余氨水。这些废水中酚、氰化物过高，氨氮含量也很高。其中酚、氰化物和稠环芳烃对人体伤害很大，氨氮会对水体造成富营养化。目前，较为广泛运用于废水处理中的技术为一级处理如脱酚脱氰、蒸氨气浮等，二级处理如生化处理。即使焦化废水通过传统的一级、二级处理方法，也难以使焦化废水排放难以达到排放标准。随着人们对环境保护意识增强及国家排放标准的重视提高，焦化废水相关的深度处理研究也收到广泛重视，急需既经济又高效降低焦化废水COD和色度的处理方法。

Fenton氧化技术能有效处理难生物降解有机废水，常被用于焦化废水的处理。Fenton氧化是在常温常压条件下，生成羟基自由基攻击大分子有机物以达到水的净化。其反应速率常数通常在10⁶～10⁹L/(mol·s)，具有很高的反应活性。另外，羟基自由基的氧化电势仅次于氟为第二强氧化剂，且羟基自由基的底物降解反应速率比臭氧快10⁶～10¹²倍。Fenton氧化可以提供产生羟基自由基的多种途径，使其可以适应多种特殊水质的处理需求。因此，Fenton氧化法不仅仅是被用在焦化废水处理中。

次氯酸钠能够杀死水体中的细菌，常用作是自来水厂的消毒剂和漂白剂。但由于其强氧化性，也可用作废水处理的氧化剂。并且根据相关报道，Fe²⁺对次氯酸钠用于废水处理具有催化作用。

Fe²⁺在废水处理中有很好的催化效果，但是催化剂不易回收，并且处理后的水中金属离子残留多，仍需要后续的处理才能达到排放标准。

发明内容

本发明的目的是，为了解决高效降低焦化废水COD和色度的问题，本发明提供一种用于焦化废水深度处理的催化剂制备方法。

本发明实现的技术方案如下，一种用于焦化废水深度处理的催化剂制备方法，采用超声浸渍法制备选用金属氧化物为活性组分，通过调控不同活性组分及其比例、不同载体、超声浸渍时间和焙烧时间等制备参数，得到最终固体非均相催化剂。

一种用于焦化废水深度处理的催化剂制备方法的具体步骤如下：

(1)选定活性组分的金属氧化物，以一定的摩尔比的金属元素含量，称取一定量的金属硫酸盐，并将其溶于水配成金属混合溶液；

(2)取一定量的载体在金属混合溶液中超声浸渍一段时间，然后在110℃的烘箱中烘干老化一段时间；

(3)将步骤(2)中烘干的产物用去离子水洗，将硫酸根离子洗净后，于烘箱中烘干；烘干后再将其放置在马弗炉中一定温度下焙烧一段时间，室温缓慢冷却后即得负载金属氧化物的固体非均相催化剂。

所述金属元素摩尔比为：n(Fe):n(Cu/Ce)＝(1-5):1,n(Fe):n(Cu):n(Ce)＝3:1:(0.25-1.5)。

所述金属混合溶液分别为铁铜混合溶液、铁铈混合溶液和铁铜铈混合溶液。

所述载体为HZSM-5、活性炭颗粒或γ-Al₂O₃中的一种；载体用量为5g。

所述的超声浸渍时间为15～75min；所述烘干老化时间为24h。

所述焙烧温度为200℃，所述焙烧时间为1-5h。

所述金属硫酸盐为硫酸亚铁，硫酸铜或硫酸亚铈中的一种。

所述方法制备的催化剂用于非均相Fenton及次氯酸钠深度处理焦化废水。

固体非均相催化剂的制备流程图如图1所示。