[发明专利]一种可逆失活碳基催化剂原位复苏的方法

说明书

本发明涉及一种可逆失活碳基催化剂原位复苏的方法，包括步骤：量取设定体积的去离子水，向去离子水中加入设定质量的过渡金属离子源和设定质量的过硫酸盐，搅拌至完全溶解，随后用稀硫酸调节混合水溶液的pH值至2～6，得到弱酸性混合水溶液。本发明的有益效果是：本发明提出一种原位恢复催化剂催化性能的方法；经过一段时间的处理，堵塞孔道内的大分子有机物被SO₄^·‑降解成小分子有机物，小分子有机物流出孔道或完成矿化得到CO₂，最终通过原位构筑催化反应实现可逆失活碳基催化剂的性能恢复(原位在线复苏)，避免催化剂装卸、搬运，引起机械损失。

技术领域

本发明属于工业有机废水处理和环保新材料技术领域，尤其涉及一种可逆失活碳基催化剂原位复苏的方法。

背景技术

近年来，以活化过硫酸盐产生的高级氧化技术，已被广泛用于处理水中的有机污染物。相比于基于羟基自由基(OH·)的高级氧化技术，活化过硫酸盐氧化法具有更高的反应稳定性，更强的氧化能力，对pH等条件要求宽松，在有机物污染治理中具有独特的优势。其中，炭质材料负载金属氧化物作为异相催化剂，表现出优越的过硫酸盐活化效率(化工进展,39(8)3293-3306)。

然而，在实际废水处理过程中，碳基催化剂因其丰富的孔隙结构和巨大的比表面积，很容易吸附有机物，导致孔道堵塞，引起催化剂可逆失活，显著降低催化剂单程运行寿命。因此，需要对碳基催化剂频繁进行再生，脱除吸附的有机物恢复催化性能。

现有的关于炭质材料再生技术，主要针对活性炭，包括热再生法、电化学再生法、湿式氧化再生法、生物再生法和溶剂再生法等。最为常见的是高温蒸汽解析和高温回转窑二次焙烧，活化温度高达800℃；该方法再生效率高、应用范围广，但存在能耗大、投资及运行费用较高的问题。再比如化学清洗法，但化学清洗法通常需要投入大量的酸、碱或有机溶剂，需要对活性炭进行反复清洗，清洗效果不彻底，且易于造成二次污染。

针对现有常规炭质材料再生方法不足：

专利CN111298847公开了一种碳基催化剂再生的方法，主要是将催化臭氧高级氧化失活的催化剂放入含有杂原子有机物的废水中进行吸附，然后将吸附有机物的失活碳基催化剂进行高达800-1200℃煅烧处理，形成掺杂由杂元素的再生碳基催化剂。该方法即实现再生，又进一步提高再生催化剂的活性和使用寿命。

专利CN108906138公开了一种活性炭或碳基催化剂的再生方法，通过结合亚甲基蓝测定值评价活化效果，将失活活性炭或碳基催化剂浸泡在NaOH溶液中，并通入200mg/L臭氧并保持1～3小时；然后进行水洗、烘干，测定亚甲基蓝值，循环操作直至达到再生指标，具有用时短、活化效率高等优点。

专利CN112473637公开了一种粉末活性炭再生系统及方法，提供一种包括预处理池-再生反应器-过滤器再生系统，通过向再生反应器引入硫酸亚铁、H₂O₂和过硫酸盐溶液，使得该系统和方法不仅能够实现活性炭的循环利用，而且将吸附粉末活性炭表面的有机物降解为CO₂和H₂O，无二次污染，简单易行、再生效率高。

专利CN113713794公开了一种利用微波耦合双氧水的脱硫活性炭再生系统及方法，系统包括活性炭再生塔、微波反应器以及喷淋装置。进行再生工作时，在微波辐射和双氧水共同存在的条件下，可产生大量羟基自由基，进而氧化活性炭中吸附的硫单质使之生产硫酸根，同样具有不会造成二次污染。

专利CN113713762和CN113713763分别公开了一种基于热活化和紫外活化过硫酸盐的活性炭再生方法，主要是将待活化的活性炭粉末先进行干燥、热水洗脱处理，再在搅拌条件下，将失活活性炭与过一硫酸盐活化剂于沸腾的水或在紫外反应器进行反应，最后将经活化后的活性炭进行过滤、清洗、干燥得到再生活性炭。该方法采用逐步梯进方式依次将活性炭上的各类有机物进行除去，既不造成活性炭损失、也不影响活性炭粉末强度。