一种处理有机小分子的废水催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种处理有机小分子的废水催化剂及其制备方法，该催化剂包括载体和负载于载体上的催化成分。本发明专利技术催化剂载体采用AxByC1-x-yO2型复合金属氧化物，其中A为Fe、Co、Ni、Cu其中的一种，B为W、Mn、Mo、Zr中的一种，C为La、Ce等稀土元素中的一种。催化活性中心以贵金属为主，且贵金属元素占催化剂总质量的0.1～1wt％。使用时，将废水加入高压釜内，按照2～12g/L的比例加入上述催化剂，以空气为氧化剂，通过氧化反应去除有机小分子，反应温度为40～80℃，反应压力为0.5～2Mpa。本发明专利技术的方法反应条件温和，TOC降解率可达80％以上，且稳定性极好，尤其适合处理含甲醛、甲酸、甲醇等有机小分子的废水。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业废水处理
，具体涉及一种处理有机小分子的废水催化剂 及其制备方法。
技术介绍
工业产生的废水往往会含有多种高浓度、有毒、危险的有机物质，如不加以处理直 接排放会导致环境严重的污染。催化湿式氧化技术近年来得到越来越多的应用，由于该方 法可以将有机物完全转化成二氧化碳与水，所以这个技术的应用被认为是最有效的处理工 业废水方法之一。有机小分子废水是污水中比较常见的中间产物，例如甲酸、甲醛、甲醇，在 处理有机物时往往会产生这些小分子。目前，对于有机小分子废水的研究较少，但是有机小 分子的处理在工业废水处理中又是至关重要的一个环节，尤其是在低浓度能有效得降解有 机小分子也是一个难题。另外，目前对催化湿式氧化的催化剂研究几乎没有对稳定性的考 察，但是稳定性在工业应用中十分重要。考虑到工业应用实际，开发出成本低、稳定性好的 处理有机小分子的废水催化剂具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种处理有机小分子的废水 催化剂及其制备方法，可在低温低压下降解有机小分子，催化稳定性好，适用范围广，低浓 度降解效率高。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之一是： -种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，所述催化剂载体为AxByC 1 x /)2型 复合金属氧化物，该催化剂的制备方法包括： 1)按A :B :C的金属离子摩尔比为X :y :l-x_y的比例称取A的硝酸盐、B的硝酸盐 和C的硝酸盐，共同溶于水中，搅拌0. 5~lh，得到混合溶液； 2)按照氢氧化钠与步骤1)中A、B、C的金属离子总摩尔数的摩尔比为2~12:1 的比例，称取氢氧化钠，溶于水中，得到碱液；其中，所述步骤1)中A、B、C的金属离子总摩 尔数与步骤1)中配制混合溶液所用水体积、步骤2)中配制碱液所用水体积之和的配方比 例为0. 0039~0. 0041mol :145~155mL，且氢氧化钠的量可使步骤1)的混合溶液与步骤 2)的碱液混合后的溶液pH值彡10 ; 3)将步骤2)制得的碱液加入至步骤1)制得的混合溶液中，搅拌22~26h，固液 分离，得到载体前驱体； 4)将步骤3)制备的载体前驱体于60~100 °C烘干后，在空气气氛中300~700 °C 焙烧2~5h，冷却至室温，再于氢气气氛中300~500°C焙烧2~5h，即得AxByC 1 x y02载体； 5)按贵金属元素占催化剂总质量0. 1~Iwt %的比例，取相应量贵金属的化合物 加入至去离子水中，得到前驱体溶液； 6)按贵金属元素占催化剂总质量0. 1~Iwt %的比例，取相应量步骤4)中得到的 AxByC1 x凡载体加入至步骤5)制备的前驱体溶液中，搅拌12~15h，过滤、洗涤后，在50~ 150°C下真空干燥，冷却至室温，即得所述之处理有机小分子的废水催化剂。 一实施例中：所述步骤1)中配制混合溶液所用水体积与所述步骤2)中配制碱液 所用水体积之比为2:1。 一实施例中：所述A为Fe、Co、Ni、Cu中的一种。 一实施例中：所述B为W、Mn、Mo、Zr中的一种。 -实施例中：所述C为La、Ce中的一种。 -实施例中：所述贵金属为Pt或Ru。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之二是： -种处理有机小分子的废水催化剂，所述催化剂载体为AxByC 1 x y02型复合金属氧 化物，其中A为Fe、Co、Ni、Cu中的一种，B为W、Mn、Mo、Zr中的一种，C为La、Ce中的一种， 催化活性中心为贵金属为Pt或Ru，且贵金属元素占催化剂总质量的0. 1~Iwt%。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之三是： 上述处理有机小分子的废水催化剂在处理废水上的应用。 -实施例中：催化剂用量与废水体积的比例为2~12g/L，反应温度为40~80°C， 反应压力为〇· 5~2Mpa。 一实施例中：所述废水中含有甲醛、甲酸、甲醇中的至少一种，且甲醛和/或甲酸 和/或甲醇的质量浓度为50~5000mg/L。 本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点： 1.本专利技术的催化剂可在低温低压下降解有机小分子废水，且催化稳定性好。 2.本专利技术的催化剂适用于含有多种有机小分子的废水，尤其适合含甲酸、甲醛、甲 醇中的至少一种的废水，在80°C以下、总压力为2Mpa以下、反应时间6h后可将总有机碳 (TOC)降解接近 7〇%。 3.本专利技术的催化剂适用废水浓度广（浓度50~5000mg/L，尤其适合含甲醛、甲 酸、甲醇中的至少一种），即使在低浓度情况下（T0C〈200ppm)也能将总有机碳（TOC)降解 70%以上，这是从未有报道过的。 4.本专利技术的催化剂的生产成本低、运营成本低，稳定性好，适用于工业中的催化湿 式氧化技术中。【具体实施方式】 下面通过实施例具体说明本专利技术的内容： 实施例1 ^/。.^。.々。.办合成方法 1)按Ni :Zr :Ce的金属离子摩尔比为0. 2 :0. 1 :0. 7的比例称取0. 23g的 Ni(NO3)2 ·6Η20、0· 17g 的 Zr(NO3)4 ·5Η20 和 I. 22g 的 Ce(NO3)3 ·6Η20,共同溶于 IOOmL 水中， 搅拌〇.5h，得到混合溶液； 2)按照氢氧化钠与步骤1)中Ni、Zr、Ce的金属离子总摩尔数的摩尔比为2~12:1 的比例，称取氢氧化钠I. 5g，溶于50mL水中，得到碱液；其中，步骤1)中Ni、Zr、Ce的金属 离子总摩尔数与步骤1)中配制混合溶液所用水体积、步骤2)中配制碱液所用水体积之和 的配方比例约为0.004mol :150mL，步骤1)中配制混合溶液所用水体积与步骤2)中配制碱 液所用水体积之比为2:1 ;且氢氧化钠的量可使步骤1)的混合溶液与步骤2)的碱液混合 后的溶液pH值彡10 ; 3)将步骤2)制得的碱液加入至步骤1)制得的混合溶液中，搅拌24h，过滤、洗涤， 得到载体前驱体； 4)将步骤3)制备的载体前驱体于60°C空气中烘干12h后，置于马弗炉中，空气气 氛中600°C焙烧3h，冷却至室温，再于氢气气氛中350°C焙烧4h，即得Ni a2ZraiCea7O2载体； 5)按贵金属Ru元素占催化剂总质量的0. 1~Iwt %的比例，取浓度为lg/500mL 的RuCl3 ·χΗ20的水溶液2. 56mL，加入至IOmL去离子水中，搅拌20min，得到前驱体溶液；本 领域技术人员可知，RuCl3 · XH2O中一般X = 3,且RuCl3 · XH2O的水溶液中Ru的实际含量 可由ICP (原子发射光谱仪）测得，通过此方式控制Ru元素加入的量； 6)按贵金属Ru元素占催化剂总质量的0· 1~Iwt %的比例，取0· 5g步骤4) 中得到的Nia2Zra Aa7O2载体加入至步骤5)制备的前驱体溶液中，搅拌10h，过滤、洗 涤后，在80°C下真空干燥，冷却至室温，即得所述之处理有机小分子的废水催化剂Ru/ Ni〇. 2Zr0. !Ce0.702〇 实施例 2 :Ru/Ni。.3Zr。. !Cea602合成方法 1)按Ni :Zr :Ce的金属离子摩尔比为0. 3 :0. 1 :0. 6的比例称取0. 35g的 Ni (NO3) 2 · 6Η本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理有机小分子的废水催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂载体为AxByC1‑x‑yO2型复合金属氧化物，该催化剂的制备方法包括：1)按A：B：C的金属离子摩尔比为x：y：1‑x‑y的比例称取A的硝酸盐、B的硝酸盐和C的硝酸盐，共同溶于水中，搅拌0.5～1h，得到混合溶液；2)按照氢氧化钠与步骤1)中A、B、C的金属离子总摩尔数的摩尔比为2～12:1的比例，称取氢氧化钠，溶于水中，得到碱液；其中，所述步骤1)中A、B、C的金属离子总摩尔数与步骤1)中配制混合溶液所用水体积、步骤2)中配制碱液所用水体积之和的配方比例为0.0039～0.0041mol：145～155mL，且氢氧化钠的量可使步骤1)的混合溶液与步骤2)的碱液混合后的溶液pH值≥10；3)将步骤2)制得的碱液加入至步骤1)制得的混合溶液中，搅拌22～26h，固液分离，得到载体前驱体；4)将步骤3)制备的载体前驱体于60～100℃烘干后，在空气气氛中300～700℃焙烧2～5h，冷却至室温，再于氢气气氛中300～500℃焙烧2～5h，即得AxByC1‑x‑yO2载体；5)按贵金属元素占催化剂总质量0.1～1wt％的比例，取相应量贵金属的化合物加入至去离子水中，得到前驱体溶液；6)按贵金属元素占催化剂总质量0.1～1wt％的比例，取相应量步骤4)中得到的AxByC1‑x‑yO2载体加入至步骤5)制备的前驱体溶液中，搅拌12～15h，过滤、洗涤后，在50～150℃下真空干燥，冷却至室温，即得所述之处理有机小分子的废水催化剂。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈秉辉，彭晓芳，王子丹，张诺伟，郑进保，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35