一种铜基Cu-Al2O3催化剂及其在含雌激素废水处理中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种铜基Cu

【技术实现步骤摘要】
一种铜基Cu
‑
Al2O3催化剂及其在含雌激素废水处理中的应用


[0001]本专利技术涉及废水处理
，尤其涉及一种铜基Cu
‑
Al2O3催化剂及其在含雌激素废水处理中的应用。

技术介绍

[0002]环境雌激素是一类具有雌激素活性，可模拟内源性雌激素的生理、生化作用，或具有拮抗雄性激素的效应的外源性化学物质，被广泛应用于工业化学、医疗及农业领域，并最终通过工业废水的排放进入水生坏境。这些水生环境中的环境雌激素可影响动物机体的生殖系统发育、并可能产生神经毒性作用、导致免疫系统疾病、诱导肿瘤生成并发病等。可见，对含雌激素废水进行有效处理势在必行。
[0003]目前，对含雌激素废水进行处理的方法主要有光降解和生物降解，光降解受限于光催化可见光响应范围，生物降解雌激素效果较好，但所处理的废水浓度比较小，而且生物菌有一定的选择性，一般很难找到一种对所有的雌激素都有效的微生物菌种。另外，由于废水中的雌激素浓度通常较大，很难直接用生物降解的方法进行处理。现有的如臭氧氧化、活性碳吸附、紫外光照射等降解雌激素的方法，也还普遍存在成本高、废水处理效果差、雌激素降解速率较低的缺陷。
[0004]芬顿或类芬顿催化剂是一种高级催化氧化催化剂，其常用于水中难降解有机污染物的处理，其能够催化芬顿或类芬顿反应的进行，反应过程中产生的具有强氧化性的
· OH活性自由基能将水体中难降解有机污染物降解去除并矿化为对环境无污染的CO2和H2O，是一种环境友好的绿色催化剂。铜基Cu
‑<br/>Al2O3催化剂是一种常见的类芬顿催化剂，该类催化剂有效克服了传统芬顿催化剂对废水处理处理成本和溶液的盐度大，体系中的pH难免波动，大量的铁物种在这过程中不可避免地会沉淀生成铁泥，溶解性铁离子的大量存在也使出水中铁含量超标，还有H2O2利用率低等问题。然而，现有的类芬顿催化剂仍然存在PH适用范围窄、催化性能弱、化学稳定性差、催化效率低的缺陷。
[0005]为了解决上述问题，中国专利技术专利CN 109876811 B公开了一种类芬顿纳米催化剂及其制备和应用，所述催化剂由Fe2O3和纳米γ相氧化铝组成，其制备方法为：以纳米γ相氧化铝为载体，三价铁化合物为活性组分进行浸渍、烘干、煅烧。过氧化氢在催化剂的作用下能够催化氧化去除再生饮用水中有机污染物；加入到再生饮用水中，反应后进行固液分离，实现对再生饮用水的处理，该专利技术提供的去除再生饮用水中有机污染物应用，不仅催化剂制备工艺简单易行，成本低，而且处理方法简单，有机污染物降解效率高、清洁无污染，催化剂无活性组分析出，能够达到对再生饮用水很好的处理效果，更好地满足当前一些缺水地区对于高品质再生饮用水的迫切需求。然而，该催化剂仍然含铁，不能从根本上解决传统芬顿催化剂的弱点，且其催化活性和催化效率有待进一步改善。
[0006]可见，如何提供一种催化活性和催化效率高，性能稳定性好，PH适应性广泛，对含雌激素废水处理效果佳的类芬顿催化剂显得尤为重要。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种催化活性和催化效率高，性能稳定性好，PH适应性广泛，对含雌激素废水处理效果佳的铜基Cu
‑
Al2O3催化剂及其在含雌激素废水处理中的应用。
[0008]为达到以上目的，本专利技术提供一种铜基Cu
‑
Al2O3催化剂，其特征在于，是由如下步骤制备而成：步骤S1、将氧化铝、二氧化钛量子点和卡特缩合剂分散到溶剂中，搅拌均匀后，置于180
‑
200℃下的水热反应釜中反应8
‑
10小时，冷却至室温后再旋蒸除去溶剂，得到中间产物；步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物浸泡在40
‑
50℃的铜源、锰源、钇源、铪源、钛源的混合水溶液中3
‑
5小时，后旋蒸除去水，再将其浸泡在碱性水溶液中1
‑
2小时，接着在100
‑
110℃下陈化8
‑
12小时，后旋蒸除去水，在真空干燥箱85
‑
95℃下干燥至恒重，最后依次进行焙烧，冷却、洗涤、干燥后，得到所述铜基Cu
‑
Al2O3催化剂。
[0009]优选的，步骤S1中所述氧化铝、二氧化钛量子点、卡特缩合剂、溶剂的质量比为(3
‑
5):(0.3
‑
0.8):(4
‑
6):(100
‑
200)。
[0010]优选的，所述氧化铝为α
‑
Al2O3，所述氧化铝的比表面积为50
‑
500m2/g，平均孔径为8
‑
26nm；粒径为20
‑
80目。
[0011]优选的，所述二氧化钛量子点的制备方法参见中国专利申请CN108906013A中实施例1的方法。
[0012]优选的，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。
[0013]优选的，步骤S2中所述中间产物、铜源、锰源、钇源、铪源、钛源的质量比为(20
‑
30):(6
‑
10):(0.3
‑
0.5):(0.01
‑
0.03):(0.04
‑
0.06):(0.3
‑
0.5)。
[0014]优选的，所述铜源为氯化铜、硝酸铜、醋酸铜或硫酸铜中的一种或几种。
[0015]优选的，所述锰源为氯化锰、硝酸锰中的至少一种。
[0016]优选的，所述钇源为氯化钇、硫酸钇中的至少一种。
[0017]优选的，所述铪源为硫酸铪、氯化铪中的至少一种。
[0018]优选的，所述钛源为四氯化钛。
[0019]优选的，所述混合水溶液中水的质量百分含量为80
‑
90%。
[0020]优选的，所述碱性水溶液为三乙胺水溶液；所述碱性水溶液的浓度为0.8
‑
1.2mol/L；所述碱性水溶剂的质量为中间产物质量的8
‑
10倍。
[0021]优选的，所述焙烧分为两段，第一段：焙烧温度为480
‑
520℃，焙烧时间为3
‑
5h，焙烧升温速率为5℃/min；第二段：焙烧温度为550
‑
650℃，焙烧时间为2
‑
4h，焙烧升温速率为5℃/min。
[0022]本专利技术的另一个目的，在于提供一种根据所述铜基Cu
‑
Al2O3催化剂在含雌激素废水处理中的应用。
[0023]由于上述技术方案的运用，本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术公开的铜基Cu
‑
Al2O3催化剂，没有添加含铁成分，有效避免了传统芬顿催化剂对废水处理处理成本和溶液的盐度大，体系中的pH难免波动，大量的铁物种在这过程中不可避免地会沉淀生成铁泥，溶解性铁离子的大量存在也使出水中铁含本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铜基Cu
‑
Al2O3催化剂，其特征在于，是由如下步骤制备而成：步骤S1、将氧化铝、二氧化钛量子点和卡特缩合剂分散到溶剂中，搅拌均匀后，置于180
‑
200℃下的水热反应釜中反应8
‑
10小时，冷却至室温后再旋蒸除去溶剂，得到中间产物；步骤S2、将经过步骤S1制成的中间产物浸泡在40
‑
50℃的铜源、锰源、钇源、铪源、钛源的混合水溶液中3
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5小时，后旋蒸除去水，再将其浸泡在碱性水溶液中1
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2小时，接着在100
‑
110℃下陈化8
‑
12小时，后旋蒸除去水，在真空干燥箱85
‑
95℃下干燥至恒重，最后依次进行焙烧，冷却、洗涤、干燥后，得到所述铜基Cu
‑
Al2O3催化剂。2.根据权利要求1所述的铜基Cu
‑
Al2O3催化剂，其特征在于，步骤S1中所述氧化铝、二氧化钛量子点、卡特缩合剂、溶剂的质量比为(3
‑
5):(0.3
‑
0.8):(4
‑
6):(100
‑
200)。3.根据权利要求1所述的铜基Cu
‑
Al2O3催化剂，其特征在于，所述氧化铝为α
‑
Al2O3，所述氧化铝的比表面积为50
‑
500m2/g，平均孔径为8
‑
26nm；粒径为20
‑
80目。4.根据权利要求1所述的铜基Cu
‑
Al2O3催化剂，其特征在于，所述溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇中的至少一种。5.根据权利要求1所述的铜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶晶，
申请(专利权)人：王晶晶，
类型：发明
国别省市：