[发明专利]一种以纳米碳为载体的贵金属催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及用于污水处理尤其催化湿式氧化处理过程的催化剂，具体涉及一种用于废水处理的以纳米碳为载体的贵金属催化剂及其对应制备方法。

背景技术

目前处理工业废水的方法较多，最常用的是生物法、焚烧法、吸附法和湿式氧化法。生物法成本低、效率高、稳定性好，但当废水中有机物浓度高、含盐高时抑制了细菌的降解效率，导致生物法无法满足处理废水的需求。焚烧法是将有机废水通入400-600℃的汽化室，在高温下蒸发水汽，氧化降解有机物，残留无机盐，但是当有机物浓度不够时，需要将废水浓缩才能通入汽化室。吸附法可以利用吸附材料吸附有机物，剩余有机盐和水，残留废水再采用蒸发冷凝结晶等方法析出无机盐， 但其对高浓度有机物的废水吸附材料需求很大，成本高，在解析时，有机物成分复杂而无法二次利用价值，会造成二次污染，未能根本上消除废水中COD值。膜分离法，利用膜的孔径大小可以对废水中各种成分进行完全的分离，已经成熟的运用到工业废水处理及海水淡化等项目。陶瓷膜耐强度性能很好，但是无机膜制作成本较高，对于成分复杂的工业废水，容易造成膜污染，进而造成膜孔堵塞，陶瓷膜清洗工艺比较比较麻烦。

湿式氧化法在高温高压的条件下，以空气或氧气作为氧化剂来降解有机物，终端产物为二氧化碳、水和无机盐，操作简单，无二次污染，但由于其高温高压而导致可操作性危险性大，而且无机盐在高温高压下对不锈钢材质也会有很强的腐蚀性，所以对设备要求高，在首次投入时设备成本较高，对于部分杂环类有机物也存在效率低等问题。催化湿式氧化是在湿式氧化的基础上添加催化剂，可以降低反应条件的苛刻性，降低反应所需的温度和压力，从而减轻设备的压力，使设备的寿命增加；此外催化湿式氧化具有高效率、工艺简单、设备占地面积小等特点。

CN105268425A公开了一种改性活性炭催化剂及其制备和应用，该催化剂以活性炭为载体，低温负载稀土金属La、Ce、Pr和Nd以提高其活性，制备出一种具有较大比表面积、高活性、高稳定性的活性炭基催化剂。我司进行一系列试验验证，研究出以对纳米碳作为载体，贵金属作为活性组分的催化剂具有高的活性和稳定性，可显著降解废水中有机物，处理过程简便，适合于工业化应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于催化湿式氧化反应中，能显著降解废水中有机物的以纳米碳为载体的贵金属催化剂，以降低湿式氧化反应的操作条件，并提高有机物的氧化速率，从而促进催化湿式氧化技术的广泛应用。

一种以纳米碳为载体的贵金属催化剂，以纳米碳为载体A，以贵金属及其氧化物的一种或多种成分为活性组分B，催化剂活性组分B负载量为0.6～2.8wt.%。

进一步地，所述的贵金属包括金、银和铂族金属。

更进一步地，所述的铂族金属包括钌、铑、钯、锇、铱和铂。

本发明的另一目的在于提供一种以纳米碳为载体的贵金属催化剂的制备方法，

该贵金属催化剂以纳米碳为载体，按如下步骤制备获得：

（1）取易溶于水的贵金属盐0.2～0.8mol，加入1.2～2.4L的去离子水中，以18ml/min的速率逐滴加入到1.3～3.1L的10～25wt.%氨水中，生成胶体；

（2）将步骤（1）中制备的胶体放置在纳米碳上进行高温老化，老化温度为130～200℃，老化时间为13～20h；

（3）胶体老化后真空洗涤并放置在30～100℃下干燥5～6h，然后在1000～1100℃下煅烧5～6h制得贵金属催化剂。

纳米碳本身耐酸碱、具有孔道结构且通过燃烧等容易回收贵金属而其本身转化为二氧化碳和水蒸气，对环境影响较小；纳米碳具有较强的吸附作用，用于催化剂中可增加吸附的活性位增加吸附量；纳米碳具有高强度、韧性和弹性模量，远远优于其他的载体，其结构非常稳定；此外纳米碳的耐磨抗损性也是作为载体的另一优势。

本发明的催化湿式氧化催化剂具有以下有益效果：

（1）以纳米碳为载体的贵金属催化剂活性好，催化效率高；

（2）该催化剂在催化湿式氧化反应过程中较为稳定，具有超强的稳定性；

（3）纳米碳作为催化剂载体材料其密度小且增大了催化剂的比表面积，在相同体积的催化剂作用下能催化更多的有机物；

（4）由于该催化剂较大的比表面积，活性组分贵金属在其上具有好的分散性；

（5）该催化剂的制备较为容易，易于量产；