一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂及其制备方法，所述催化剂是以由纳米材料二氧化硫、XC‑72型碳黑和六方相三氧化钨组成的絮胶剂为载体，以钴、铝和锰为活性组分。其制备方法为，先对絮胶剂进行洗涤、烘干，并在惰性气体的保护下进行高温预处理，然后将含有不同的活性金属组分按照顺序加入有沉淀剂的絮胶剂水溶液中，使催化活性组分快速负载在絮胶剂载体上，再通过熟化、洗涤、烘干和煅烧得到催化剂。本发明专利技术的制备方法制备的催化剂，均匀分散性好，活性高，进行污水处理时离子不易流失，脱色效果好，且处理后的催化剂可进行二次回收利用，减少资源浪费和节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂及其制备方法
本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂及其制备方法。
技术介绍
我国工业用水量已经达到1344亿m3，接近全国用水量的40％，其中大部分需要处理后达标排放。化工、印染、焦化、制药等行业的工业废水中含大量难以生物降解的有机物，且色度往往较高，普通生化处理后难以稳定达标排放，而传统化学氧化处理投药量大运行费用高，膜处理一次性投资高且操作要求较高，因此，亟待开发高效、稳定、安全的污水深度处理技术催化氧化法可加强生物法和一般化学法处理含有机物废水的处理效果，目前己成为处理难降解有机废水的重要途径。高活性、高强度、高稳定性的廉价催化剂成为废水催化氧化技术应用的关键。现有市场中多为多相固体催化剂，主要以活性炭、分子筛、氧化铝等为载体，以过渡金属、碱土金属或贵金属中一种或几种作为活性组分构成的催化剂。常规的催化剂制备方法存在活性组分负载量低、均匀分散性差、再利用率低，另外，常规活性炭载体多以微孔、中孔、大孔混合分布，致使许多含活性金属组分的大分子无机盐、有机盐或氧化物因筛分效应受到阻隔，难以通过活性炭微孔而发生内表面吸附和沉积，使内孔表面得不到充分利用；采用一种活性金属降低了催化剂活性和选择性，应用效果一般；一些活性金属也无法进行回收和二次利用；同时现有市场上的催化剂往往不能同时对污水中的有机物和色素进行处理，导致投资成本的加大和资源的浪费。
技术实现思路
针对以上技术问题，本专利技术提供一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂及其制备方法。本专利技术的技术方案：一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂，主要包括负载在絮胶剂上的Co/AI/Mn金属氧化物催化剂，其中絮胶剂的质量占催化剂总质量的94-98％，Co2O3、AI2O3、MnO2的金属氧化物质量占催化剂总质量的2-6％，其中Co2O3、AI2O3、MnO2的质量比为：0.2-1:2-8:0.1-1，所述絮胶剂由纳米材料组成，所述纳米材料按照重量组分计，包括：二氧化硫占2-6份、XC-72型碳黑占10-16份、六方相三氧化钨占6-10份。进一步地，所述纳米材料的粒径为150-360nm，便于负载金属离子。一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)对絮胶剂进行洗涤、烘干，经烘干后的絮胶剂在惰性气体保护下进行高温预处理；(2)将步骤(1)中的高温预处理过的絮胶剂与去离子水按照1g:100-200mL的固液比进行混合，并搅拌形成絮胶剂水混合物；(3)向所述絮胶剂水混合物中按照不同顺序加入可以使钴离子、铝离子、锰离子沉淀的沉淀剂，加入的沉淀剂的量足以使所有的金属离子完全沉淀到絮胶剂上；(4)分别配制可溶性钴盐、可溶性铝盐和可溶性锰盐的水溶液150-300mL；(5)向步骤(3)中加入配制好的可溶性钴盐、可溶性铝盐和可溶性锰盐的水溶液，进行加热搅拌，得到负载在絮胶剂上的活性组分前体；(6)熟化步骤(5)中所述负载在絮胶剂上的活性组分前体；(7)对熟化后的负载在絮胶剂上的活性组分前体进行洗涤、烘干和煅烧，得到所述Co/AI/Mn金属氧化物催化剂。进一步地，所述步骤(1)和步骤(7)中都用无水乙醇对絮胶剂进行洗涤，都在120-135℃下进行烘干，步骤(1)所述的高温预处理是在160-260℃下由He、Ar、Ne组成惰性气体下对烘干后的絮胶剂进行热处理3-6小时，处理絮胶剂中的杂质。进一步地，所述步骤(4)中可溶性钴盐包括硝酸钴、氯化钴、硫酸钴，可溶性铝盐包括氯化铝、硝酸铝、硫酸铝，可溶性锰盐包括氯化锰、硝酸锰、硫酸锰，都是溶于水的盐，方便金属离子负载在絮胶剂上。进一步地，所述步骤(5)中加热温度为60-80℃，搅拌时间为1-2小时，方便可溶性盐能够更好均匀形成沉淀物并负载在絮胶剂上。进一步地，所述步骤(3)中的沉淀剂选自氢氧化钠、过氧化钠，可以防止形成沉淀物时无其它生成物影响。进一步地，所述步骤(7)在马弗炉中在300-340℃和在纯氧的环境下进行煅烧，煅烧时间为3-5小时，可以形成稳定的氧化物。进一步地，所述步骤(4)中可溶性钴盐、可溶性铝盐和可溶性锰盐的比例足以使最终的催化剂中以Co2O3、AI2O3、MnO2计的三种金属氧化物的质量比为Co2O3：AI2O3：MnO2＝0.5-1:4-8:0.4-1，便于把握三种金属氧化物的质量比。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术为是以纳米材料的二氧化硫、XC-72型碳黑和六方相三氧化钨组成的絮胶剂为载体，具有高效的吸附性、金属离子负载量大和改变污水中有机物的酶系统，利用臭氧提高催化效率，有效去除废水中的难降解有机物，加快有机物降解速率等特点，由Co/AI/Mn活性金属组成三相复合金属氧化物为活性组分，通过将絮胶剂进行洗涤、烘干和在惰性气体的保护下进行高温预处理，通过给高温预处理后的絮胶剂加入可以使三种金属盐溶液沉淀的沉淀剂，再加入三种金属盐溶液使三种金属盐溶液完全沉淀在絮胶剂上，形成活性组分前体，并对活性组分前体进行熟化，熟化后进行洗涤、烘干和煅烧得到催化剂。在对污水进行处理时通过负载在絮胶剂上的离子对污水中的有机物进行降解，并通过三种离子的水解和絮胶剂的作用将有机物进行吸附沉淀，同时吸收污水中的色素，可将沉淀物进行过滤提取处理进行二次回收利用，防止资源的浪费，节约处理成本。具体实施方式实施例1：一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂：在絮胶剂上负载2％Co/AI/Mn金属氧化物的催化剂，其中絮胶剂由150nm的纳米材料组成，该纳米材料由2份二氧化硫、10份XC-72型碳黑，6份六方相三氧化钨组成，该絮胶剂的质量占催化剂总质量的98％，主要活性组分为Co/AI/Mn金属氧化物，以Co2O3、AI2O3、MnO2计的三种金属氧化物的质量占催化剂总质量的2％，其中以Co2O3、AI2O3、MnO2计，Co2O3、AI2O3和MnO2的质量比为0.2:2:0.1。一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)把230g絮胶剂用无水乙醇进行洗涤，在126℃下进行烘干，烘干后在由He、Ar、Ne组成惰性气体保护下在170℃下进行高温预处理4小时；(2)将预处理好的絮胶剂与去离子水按照1g:150mL的固液比进行混合，并搅拌形成絮胶剂水混合物；(3)向絮胶剂水混合物加入NaOH和H2O2沉淀剂，加入的沉淀剂的量足以使所有的金属离子完全沉淀到絮胶剂上，保证Co2O3、AI2O3、MnO2计的三种金属氧化物的质量比为Co2O3：AI2O3：MnO2＝0.5：4：0.4；(4)称取CoCI2·6H2O、AICI3·6H2O、MnCI2·4H2O三种金属盐，分别用去离子水配制成各水溶液200mL；(5)在温度为62℃下向步骤(3)中先加入配制好的金属钴盐水溶液、再加入配制好的金属铝盐水溶液，后加入配制好的金属锰盐水溶液，搅拌1.5小时，得到沉淀物；(6)进行固液分离，原位进行熟化24小时；(7)将过滤出固体用无水乙醇进行洗涤至无金属离子析出，在128℃下进行烘干，然后在马弗炉中在315℃和在纯氧的环境下进行煅烧4.5小时，制得絮胶剂负载2％Co/AI/Mn金属氧化物的催化剂。实施例2：一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂，其特征在于，主要包括负载在絮胶剂上的Co/AI/Mn金属氧化物催化剂，其中絮胶剂的质量占催化剂总质量的94‑98％，Co2O3、AI2O3、MnO2的金属氧化物质量占催化剂总质量的2‑6％，其中Co2O3、AI2O3、MnO2的质量比为：0.2‑1:2‑8:0.1‑1，所述絮胶剂由纳米材料组成，所述纳米材料按照重量组分计，包括：二氧化硫占2‑6份、XC‑72型碳黑占10‑16份、六方相三氧化钨占6‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂，其特征在于，主要包括负载在絮胶剂上的Co/AI/Mn金属氧化物催化剂，其中絮胶剂的质量占催化剂总质量的94-98％，Co2O3、AI2O3、MnO2的金属氧化物质量占催化剂总质量的2-6％，其中Co2O3、AI2O3、MnO2的质量比为：0.2-1:2-8:0.1-1，所述絮胶剂由纳米材料组成，所述纳米材料按照重量组分计，包括：二氧化硫占2-6份、XC-72型碳黑占10-16份、六方相三氧化钨占6-10份。2.根据权利要求1所述的一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂，其特征在于，所述纳米材料的粒径为150-360nm。3.根据权利要求1或2任意一项所述的一种用于高级氧化技术处理污水的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对絮胶剂进行洗涤、烘干，经烘干后的絮胶剂在惰性气体保护下进行高温预处理；(2)将步骤(1)中的高温预处理过的絮胶剂与去离子水按照1g:100-200mL的固液比进行混合，并搅拌形成絮胶剂水混合物；(3)向所述絮胶剂水混合物中按照不同顺序加入可以使钴离子、铝离子、锰离子沉淀的沉淀剂，加入的沉淀剂的量足以使所有的金属离子完全沉淀到絮胶剂上；(4)分别配制可溶性钴盐、可溶性铝盐和可溶性锰盐的水溶液150-300mL；(5)向步骤(3)中加入配制好的可溶性钴盐、可溶性铝盐和可溶性锰盐的水溶液，进行加热搅拌，得到负载在絮胶剂上的活性组分前体；(6)熟化步骤(5)中所述负载在絮胶剂上的活性组分前体；(7)对熟化后的负载在絮胶剂上的活性组分前体进行洗涤、烘干和煅烧，得到所述Co/AI/Mn金属氧化物催化剂。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，樊璇，任洪强，高依林，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32