[发明专利]一种处理难降解有机废水的多元复合催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于污水处理领域，具体涉及一种处理难降解有机废水的多元复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的高速发展，化工、制药等企业数量剧增，在创造巨大经济效益的同时,也排放了大量的难降解有机废水。这些难降解有机废水中成分复杂，有机物浓度高，毒性较大，生物降解困难。据不完全统计，每年全国排放的难降解有机废水达百亿吨，而处理率不足50％，未处理的难降解有机废水排放至江河水体中，不仅严重地破坏了水体生态,而且对人类的生存环境构成了极大的威胁。难降解有机废水的污染问题引起社会各界和政府环保部门的高度重视。

目前最常用的处理难降解有机废水的方法为芬顿法，在酸性条件下，利用硫酸亚铁中亚铁离子催化双氧水产生强氧化性的羟基自由基，然后将废水中的有机物降解生成二氧化碳和水，该方法过程简单，易于控制，催化活性较高，但催化剂硫酸亚铁混溶在废水中，不易回收，流失后形成大量的氢氧化铁污泥，造成二次污染；另外，当废水中的化学需氧量(COD)降低到一定程度时，有机物难以被除去，双氧水的消耗量增加，废水的处理成本也随之增高。因此，寻求合适的催化剂是处理难降解有机废水问题的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种处理难降解有机废水的多元复合催化剂，该催化剂包括煤质活性炭载体、负载在煤质活性炭载体上的主催化剂和助催化剂，由于煤质活性炭载体的粒径较小，催化剂的比表面积增大，提高了催化活性中心点的数量，增强了催化活性，可用于高浓度有机废水预处理及有机废水深度处理。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种处理难降解有机废水的多元复合催化剂，其特征在于，包括煤质活性炭载体、负载在煤质活性炭载体上的主催化剂和助催化剂；所述主催化剂为CuO和/或MnO₂，所述主催化剂的质量为多元复合催化剂质量的1％～10％；所述助催化剂为CeO₂或Co₂O₃，所述助催化剂的质量为多元复合催化剂质量的2.5％～5％。

另外，本发明还提供了一种上述催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将煤质活性炭置于质量浓度为10％的硝酸溶液中浸泡，然后加热煮沸0.5h，冷却后将煤质活性炭取出，依次进行洗涤和干燥，得到预处理后的煤质活性炭；

步骤二、将Cu(NO₃)₂和Mn(NO₃)₂中的一种或两种与Ce(NO₃)₄和Co(NO₃)₂中的一种溶解于水中，配制成混合溶液，然后将步骤一中所述的预处理后的煤质活性炭加入到所述混合溶液进行浸渍，并静置12h；所述预处理后的煤质活性炭的质量与混合溶液的体积之比为1:1，质量的单位为g，体积的单位为mL；

步骤三、将步骤二中静置后的煤质活性炭干燥后在真空条件下进行焙烧，然后随炉冷却至室温，得到催化剂。

上述的一种催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述浸泡的时间为2h。

上述的一种催化剂的制备方法，其特征在于，步骤一中所述干燥的温度为110℃，时间为8h。

上述的一种催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述干燥的温度为110℃，时间为5h。

上述的一种催化剂的制备方法，其特征在于，步骤三中所述焙烧的温度为260℃，时间为2h。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的催化剂包括煤质活性炭载体、负载在煤质活性炭载体上的主催化剂和助催化剂，由于煤质活性炭载体的粒径较小，催化剂的比表面积增大，提高了催化活性中心点的数量，增强了催化活性，可用于高浓度有机废水预处理及有机废水深度处理。

2、本发明的催化剂可在常温常压下催化多种氧化剂如双氧水、臭氧和二氧化氯产生强氧化性的羟基自由基，从而降解有机废水，反应条件温和，易于回收循环，产生的污泥量较少，不产生二次污染，减低了氧化剂的使用量，降低了处理成本。

3、本发明的催化剂颗粒的粒径适中，可均匀悬浮于有机废水中并与有机废水充分接触，从而增加催化活性中心点，提高催化速率，因此不仅适用于传统的固定床处理有机废水，还可以用于流化床处理有机废水。

4、本发明的催化剂制备方法简单，过程中不产生废渣和废液，对环境友好，易于推广。

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。