一种催化剂及其制备方法技术

一种催化剂及其制备方法，属于废水处理技术领域。一种催化剂包括：活性成分和载体，活性成分负载于载体；活性成分包括杂多酸盐化合物；载体包括二氧化钛‑二氧化锆复合金属氧化物。以二氧化钛‑二氧化锆复合金属氧化物为载体，以杂多酸盐为活性组分，两者相辅相成得到的催化剂能够用于催化湿式氧化反应，使难以解决或无法解决的高浓度难降解工业废水能够得到降解。一种催化剂的制备方法包括将活性成分和载体混合，使活性成分负载于载体。制备方法简单，操作方便，成本较低。

A catalyst and its preparation method

The invention relates to a catalyst and a preparation method thereof, belonging to the technical field of wastewater treatment. A catalyst comprises an active component and a carrier, the active component is supported on the carrier, the active component includes a heteropoly acid compound, and the carrier comprises a titanium dioxide zirconium dioxide composite metal oxide. With titanium dioxide and zirconium dioxide composite metal oxides as carriers and heteropoly salts as active components, the catalysts can be used to catalyze wet oxidation reaction, so that the high concentration of refractory industrial wastewater which is difficult to solve or can not be solved can be degraded. The preparation method of a catalyst includes mixing the active ingredient with the carrier to load the active ingredient on the carrier. The preparation method is simple, easy to operate and low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种催化剂及其制备方法
本申请涉及一种废水处理
，且特别涉及一种催化剂及其制备方法。
技术介绍
高浓度高氨氮废水含有大量的有机污染物，特别是其中难降解的有机物，限制了此类废水的处理速率。催化湿式氧化法(CWAO)是在高温高压和催化剂共同作用下，利用分子氧(空气或纯氧)深度氧化废水中高浓度、难降解的有机物，使有机物氧化分解成CO2、H2O及N2等无害物质或小分子有机物，达到净化水质目的的一种高级氧化方法。CWAO技术是目前处理高浓度生化难降解工业有机废水的最有效方法之一，专用于解决第一代常规处理技术难以解决或无法解决的高浓度难降解工业废水的净化处理问题。CWAO技术具有净化效率高、流程简单、占地面积小等特点，具有广泛的工业应用前景。催化剂是催化湿式氧化技术的关键，选择合适的催化剂，可以有效提升反应效率。
技术实现思路
本申请实施例提供一种催化剂及其制备方法，用于催化湿式氧化技术，改善了催化湿式氧化技术的净化效率。本申请第一方面提供一种催化剂，催化剂包括：活性成分和载体，活性成分负载于载体；活性成分包括杂多酸盐化合物；载体包括二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物。在上述技术方案中，以二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物为载体，以杂多酸盐为活性成分，两者相辅相成得到的催化剂能够用于催化湿式氧化反应，使难以解决或无法解决的高浓度难降解工业废水能够得到降解。在前述第一方面的一些实施例中，杂多酸盐化合物的原料包括杂多酸和抗衡正离子盐。本实施例中，杂多酸(HPA)是由杂原子和多原子按一定结构通过氧原子配位桥联的含氧多酸，是一种酸碱性和氧化还原性兼具的双功能绿色催化剂，将抗衡正离子与杂多酸混合，抗衡正离子将影响杂多酸的催化活性。在前述第一方面的一些实施例中，杂多酸包括磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸中的任意一种或多种；抗衡正离子盐包括硝酸铜、硝酸锰、硝酸铁、硝酸锌和硝酸铈中的任意一种或多种。本实施例中，磷钨酸(化学式为H3O40PW12)为无色、灰白色粉状固体或淡黄色的细小晶体。具有酸性，而且具有氧化还原性，是一种多功能的新型催化剂，具有很高的催化活性，稳定性好，可作均相及非均相反应，甚至可作相转移催化剂，对环境无污染，是绿色催化剂；磷钼酸(化学式为H3PO4·12MoO3)是一种络合物，具有腐蚀性，具有酸的通性，能够用作氧化-还原催化剂；硅钨酸(化学式为H4[Si(W3O10)4]·xH2O)是一种白色或略带黄色的晶体。磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸作为杂多酸中的一种，均可以作为催化剂使用。以过渡金属或稀土金属为抗衡正离子的杂多酸盐化合物为活性成分，其催化效率较好。本申请第二方面提供一种上述催化剂的制备方法，其包括将活性成分和载体混合，使活性成分负载于载体。在上述技术方案中，该催化剂的制备方法简单，操作方便，成本较低。在前述第二方面的一些实施例中，将活性成分和载体混合的方法包括：将载体与杂多酸盐化合物的溶液接触，煅烧。本实施例中，载体和杂多酸盐化合物的溶液在接触的过程中，杂多酸盐化合物的溶液充分进入载体的孔洞结构中，煅烧使水分蒸发，同时使杂多酸盐化合物稳定的负载于载体的表面，形成固溶体结构，使杂多酸盐化合物不易从载体上脱落，催化剂结构稳定，能够重复使用。在前述第二方面的一些实施例中，煅烧温度为300～450℃。本实施例中，此煅烧温度有利于杂多酸盐化合物与二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物形成固溶体结构，使催化剂结构稳定。在前述第二方面的一些实施例中，载体由粉末状的二氧化钛和可锆盐的溶液通过溶胶-凝胶法和煅烧制备得到。本实施例中，粉末状的二氧化钛和锆盐可由溶胶-凝胶法制得含有二氧化钛和氢氧化锆的凝胶，凝胶在煅烧过程中，氢氧化锆受热形成二氧化锆，并且凝胶在煅烧过程中，能够形成比表面积较大的孔洞结构，适宜做载体，煅烧能够使二氧化钛和二氧化锆两种金属氧化物形成复合金属氧化物，其结构更加稳定，强度更高。在前述第二方面的一些实施例中，锆盐包括二氯氧化锆。本实施例中，二氯氧化锆作为一种锆盐，在溶胶-凝胶法中能够水解生成氢氧化锆，其化学反应式如下：ZrOCl2+H2O→Zr(OH)2+2HCl。在前述第二方面的一些实施例中，溶胶-凝胶法包括：将二氧化钛悬浮液与二氯氧化锆的溶液混合，调节pH至7～9，制得凝胶；二氧化钛与二氯氧化锆的摩尔比为1：0.8～1.2。本实施例中，调节pH至弱碱性，有利于二氯氧化锆的水解反应向右平移，使得制得氢氧化锆和二氧化钛凝胶更多。在前述第二方面的一些实施例中，杂多酸盐化合物溶液由杂多酸的溶液和抗衡正离子盐的溶液混合制得；抗衡正离子盐能够电离出抗衡正离子；杂多酸盐化合物溶液中杂多酸质量浓度为10～50％；杂多酸盐化合物溶液中抗衡正离子的质量浓度为1～5％。本实施例中，杂多酸盐化合物溶液中杂多酸质量浓度为10～50％，抗衡正离子的质量浓度为1～5％，此配比抗衡正离子对于杂多酸催化效果的增幅效果最好。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请实施例1制得的催化剂的X射线衍射图；图2为本申请实施例1制得的催化剂的扫描电镜图。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本申请实施例的一种催化剂及其制备方法进行具体说明。本申请实施例提供一种催化剂，其包括活性成分和载体，活性成分负载于载体。其中活性成分包括杂多酸盐，杂多酸盐的原料包括杂多酸和抗衡正离子盐。可选地，杂多酸包括磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸中的任意一种或多种；可选地，抗衡正离子盐包括硝酸铜、硝酸锰、硝酸铁、硝酸锌和硝酸铈中的任意一种或多种。将具有催化活性的杂多酸与过渡金属或稀土金属的抗衡正离子配合，能够增强杂多酸的催化活性。因此，以过渡金属或稀土金属为抗衡正离子的杂多酸盐化合物为活性成分，其催化效率更好。载体包括二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物。以二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物作为载体，首先其多孔结构能够为杂多酸盐化合物提供更多的结合点，使载体上负载的活性成分更多，有效的提高催化剂的催化效率；其次，二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物不仅仅只有载体的功能，在一定程度上，二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物也能够作为催化剂用于催化湿式氧化技术；最后，采用二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物作为载体负载杂多酸盐活性成分制成的催化剂，其催化效果并不是简单的加减叠加的效果，而是相辅相成，协同增效的效果。在本申请的一些实施例中，催化剂中二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物的质量分数为30％～90％,杂多酸盐化合物的质量分数为10％～70％；可选地，催化剂中二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物的质量分数为30～80％,杂多酸盐化合物的质量分数为20～70％；可选地，催化剂中二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物的质量分数为40～70％,杂多酸盐化合物的质量分数为30～60％。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括：活性成分和载体，所述活性成分负载于所述载体；所述活性成分包括杂多酸盐化合物；所述载体包括二氧化钛‑二氧化锆复合金属氧化物。

【技术特征摘要】
1.一种催化剂，其特征在于，所述催化剂包括：活性成分和载体，所述活性成分负载于所述载体；所述活性成分包括杂多酸盐化合物；所述载体包括二氧化钛-二氧化锆复合金属氧化物。2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述杂多酸盐化合物的原料包括杂多酸和抗衡正离子盐。3.根据权利要求2所述的催化剂，其特征在于，所述杂多酸包括磷钨酸、磷钼酸和硅钨酸中的任意一种或多种；所述抗衡正离子盐包括硝酸铜、硝酸锰、硝酸铁、硝酸锌和硝酸铈中的任意一种或多种。4.一种权利要求1～3任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，所述催化剂的制备方法包括将所述活性成分和所述载体混合，使所述活性成分负载于所述载体。5.根据权利要求4所述的催化剂的制备方法，其特征在于，将所述活性成分和所述载体混合的方法包括：将所述载体与所述杂多酸盐化合物的溶液接触，煅烧。6.根据权利要求5所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，高有军，万屹东，谢杰，司国萍，
申请(专利权)人：常茂生物化学工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32