一种用于剧毒废水无害化处理的催化剂及其制备方法和应用技术

一种用于剧毒废水无害化处理的催化剂，其特征在于：包括特定过渡金属和氧化石墨烯的络合物，所述特定过渡金属为锰、铁、锌中的至少一种，且所述特定过渡金属在络合物中的重量以氧化物计算为1～10％。本发明专利技术还公开了上述催化剂的制备方法和应用。本发明专利技术的催化剂不会受到剧毒物质的毒化，在剧毒废水中催化能力高，效果好；本发明专利技术的催化剂的制备方法简单、成本较低，通过添加非离子表面活性剂使得催化剂形成均匀的内部空隙，保证催化活性和催化效果；该催化剂应用于废水处理中时，与氧化剂配合，能有效降解废水中的剧毒物质，并同时能够降解废水中的有机污染物；其降解效果远高于对应的石墨烯络合物催化剂。

A catalyst for harmless treatment of highly toxic wastewater and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种用于剧毒废水无害化处理的催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种用于剧毒废水无害化处理的催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
已有的无害化处理含有剧毒物质废水的办法，都有它们的不足。例如美国环保总署(EPA)评估的处理含氰化物废水的处理办法中(TreatmentTechnologiesforMetal/CyanideContainingWastes,VolumeIII，EPA/600/S2-87/106Feb.1988)，阴离子树脂法(anionexchangeresins)需要第二次处理含剧毒物的树脂；碱性氯化法(alkalinechlorination)无法处理稳定的金属氰化物；臭氧氧化法(ozonation)只能处理低浓度游离的氰化物；湿法氧化法(wetairoxidation)氧化不彻底、需要进一步处理产生的液体和气体；硫基氧化法(sulfur-basedtreatment)也是不彻底、需要进一步处理产生的液体和气体；微生物处理法(BiologicalTreatmentMethods)速度太慢；高温焚烧法(Incineration)成本太高、且需要处理废气和废渣。为克服上述处理办法存在的缺陷，人们使用臭氧结合紫外光子催化、臭氧和双氧水结合紫外光子催化的办法(O3/UVorO3/H2O2/UV，Advancedoxidationprocessesfordestructionofcyanidefromthermoelectricpowerstationwastewaters,JournalofChemicalTechnologyandBiotechnology,December2013)，但是该办法存在降解的速度太慢，水中盐浓度影响大，且无法有效降解废水中的有机污染物的不足。又有结合离子交换和湿法氧化法的技术，如专利号为JPS6411695(A)的日本专利《Methodofoxidizingcyanizingcompound》揭示了一种使用金属催化剂氧化法，不足之处一是氧化剂双氧水的降解速度较快，需要较大量的双氧水，二是处理过程存在释放出氰化氢气体的风险。同时还有电化学降解技术，如专利号为US8093442B2的美国专利《Electrochemicalremovalofdissociablecyanides》公开了一种电化学降解方法，该方法的降解速度较快，但是它对稳定的金属氰化物基本无效，且能耗大、及存在产生释放出氰化氢气体的风险。另外，催化氧化技术是废水处理中非常常见的技术，常见的氧化剂是双氧水、过氧酸、高锰酸钾、卤素单质和它们的高氧化态的盐(例如氯酸钠、次氯酸钠、等)、氧气、过硫酸盐、过氧碳酸盐、臭氧等；常见的催化剂是过渡金属的元素或它们的氧化物，如铁、锰、铜、银、镍、钴、钯、铂、金、等，相关的专利有上万个，如申请号为CN201310288446.4、CN201310288437.5等。这些已知的方法都能较好地去除废水中的有机污染物，有效降低废水的COD。但是如果废水中含有剧毒物质，包括有机硫、多氟多氯有机物、有机汞、氰化物、金属氰化物络合物、等，这些已知的催化系统基本上无效、或者降解效率很低、降解速率很慢。因为，对于这些传统的催化剂，废水中的剧毒物质一般都是这些催化剂的毒化剂，一旦废水中含有剧毒物质，这些催化剂原有的降解有机污染物的能力也基本上彻底失去。当前，由于工业发展的精密化和工业交叉产业化，很多情况下都会产生含有剧毒物的废水，并且废水中常都含有稳定的金属络合物和有机污染物，因此开发出不会被剧毒物质毒化的催化剂，实现剧毒物质无害化的同时(包括非常稳定的金属氰化物络合物)，还可以有效降解有机污染物的能力显得非常重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种便于生产、成本低、用于剧毒废水无害化处理的催化剂，对废水中剧毒物的降解速度和降解率高，同时可以有效降解废水中的有机污染物。本专利技术所要解决的第二个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种便于生产、成本较低的用于剧毒废水无害化处理的催化剂的制备方法。本专利技术所要解决的第三个技术问题是针对现有技术的现状，提供一种上述催化剂的应用。本专利技术解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种用于剧毒废水无害化处理的催化剂，其特征在于：包括特定过渡金属和氧化石墨烯的络合物，所述特定过渡金属为锰、铁、锌中的至少一种(采用其他过渡金属的催化剂不具备本专利技术催化剂的催化能力)，且所述特定过渡金属在络合物中的重量以氧化物计算为1～10％。所述特定过渡金属在络合物中的重量以氧化物计算优选为8％。本专利技术解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的催化剂的制备方法，其特征在于：采用湿法浸润络合方法，具体包括如下步骤：一、选用具有挥发性有机醇的水溶液一作为溶剂，且溶剂中水的体积分数为0～20％，然后加入重量含量为1～2％的非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂包括PluronicP123、F127中的一种；二、加入氧化石墨烯形成悬浮液，且氧化石墨烯在溶剂中的浓度为0.5～5毫克/毫升；三、将特定过渡金属盐的含有上述有机醇的水溶液二加入混合，且水溶液二中水的体积分数为0～20％(水的用途是协助特定过渡金属盐溶解)，特定过渡金属盐的含有上述有机醇的水溶液二浓度为氧化石墨烯在溶剂中的浓度的5～10倍；四、在室温下超声场里搅拌3～10小时后，在40～50℃温度下缓慢蒸发36～60小时后，进行离心分离、洗净、吹干即得到所述络合物。在本专利技术揭示的催化剂制备过程中，非离子表面活性剂PluronicP123(聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物，分子式为PEO-PPO-PEO)或者F127(聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物，分子式为HO·(C2H4O)m·(C3H6O)n·H)的使用非常关键，它首先帮助反应试剂在溶剂中形成很好的胶束(micelle)，然后在缓慢的蒸发过程中确保催化剂形成分布均匀的内部孔隙。不使用这种非离子表面活性剂，得到的产物基本没有催化效果，或者即使有催化功能，但在剧毒废水中会迅速失活。上述步骤三中加入的特定过渡金属盐的含有上述有机醇的水溶液二浓度优选为氧化石墨烯在溶剂中的浓度的8倍。作为改进，所述有机醇包括甲醇、乙醇或异丙醇。本专利技术的有机醇水溶液一、二作为反应介质的同时，还需要具有在一定温度下(40～50℃)会挥发的特性，因此本专利技术的有机醇不限于以上限定的几种，任何符合上述两点要求的有机醇均可使用。本专利技术解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：一种如上所述的催化剂在剧毒废水无害化处理的应用。应用方法优选为包括如下步骤：①提供含有剧毒物质的废水；②向废水中加入上述催化剂和氧化剂，并反应1～24小时；且投入的催化剂、氧化剂的摩尔当量分别是废水中剧毒物质摩尔当量的0.1～20％和1～20倍。所述步骤②投入的催化剂的摩尔当量优选为废水中剧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于剧毒废水无害化处理的催化剂，其特征在于：包括特定过渡金属和氧化石墨烯的络合物，所述特定过渡金属为锰、铁、锌中的至少一种，且所述特定过渡金属在络合物中的重量以氧化物计算为1～10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于剧毒废水无害化处理的催化剂，其特征在于：包括特定过渡金属和氧化石墨烯的络合物，所述特定过渡金属为锰、铁、锌中的至少一种，且所述特定过渡金属在络合物中的重量以氧化物计算为1～10％。


2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述特定过渡金属在络合物中的重量以氧化物计算为8％。


3.一种如权利要求1或2所述的催化剂的制备方法，其特征在于：采用湿法浸润方法，具体包括如下步骤：
一、选用具有挥发性有机醇的水溶液一作为溶剂，且溶剂中水的体积分数为0～20％，然后加入重量含量为1～2％的非离子表面活性剂，其中所述非离子表面活性剂包括PluronicP123、F127中的一种；
二、加入氧化石墨烯作为悬浮液，且氧化石墨烯在溶剂中的浓度为0.5～5毫克/毫升；
三、将特定过渡金属盐的含有上述有机醇的水溶液二加入混合，且水溶液二中水的体积分数为0～20％，特定过渡金属盐的含有上述有机醇的水溶液二浓度为氧化石墨烯在溶剂中的浓度的5～10倍；
四、在室温下超声场里搅拌3～10小时后，在40～50℃温度下缓慢蒸发36-60小时后，进行离心分离、洗净、吹干即得到所述络合物。


4.根据权利要求3所述的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱作霖，朱振之，孙善庆，刘珂，解统兴，苗涛，
申请(专利权)人：宁波市雨辰环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33