一种用于处理废水催化剂及其制法与应用制造技术

本发明专利技术提供一种用于处理废水催化剂及其制法与应用，所述制备方法首先制备负载活性金属的活性炭；然后将改性硅铝土、有机纤维丝、粘结剂、酸溶液混合均匀，再加入负载活性金属的活性炭，经成型干燥焙烧后得到催化剂前体；再进一步与有机溶剂、苛性钠溶液处理后经洗涤、干燥和焙烧后得到催化剂。所述用于处理废水催化剂具有阶梯孔径分布贯穿孔道结构，有利于有机物在孔道内的扩散吸附；所述催化剂中活性金属组分集中分布在活性炭上，在含有机物污水的高级氧化处理过程中呈现出良好的活性和稳定性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种用于处理废水催化剂及其制法与应用


[0001]本专利技术属于催化材料
，特别是涉及一种处理废水催化材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]臭氧催化氧化工艺是一种有效的污水处理方法，可以使用于污水处理中多个环节，可有效调节污水的各项指标。工艺的核心作用是处理难以生化降解COD的有机污染物废水，通过臭氧催化产生羟基自由基，同污水中的有机污染物进行反应，在高浓度污水预处理环节，可以降低大部分的COD，同时提高污水的生化性；在低浓度难降解污水处理环节，可以将污水中的有机物彻底降解为二氧化碳和水，从而去除水中的有机物降低COD并适当提高污水的可生化性，达到下一步处理环节的指标。
[0003]目前市场上常用的催化剂因为吸附性和活性不足，在处理有机污染物时难以达到预期效果。若要制备出高效的污水处理催化剂，一方面要加强催化剂中纳米微米级的梯度分布孔道，提高催化剂对不同大小分子的有效吸附，将有机物高效富集，提高污染物传质速率和催化处理反应物初始浓度，提高反应的动力学速率；另一方面需要优化活性金属的有效分散，使有限的活性金属含量发挥出最大的活性效率，在催化剂的使用周期内可以更加高效、完全的参与到有机污染物的去除反应中。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术主要目的是提供一种用于处理废水催化剂及其制法与应用，所述用于处理废水催化剂具有阶梯孔径分布贯穿孔道结构，有利于有机物在孔道内的扩散吸附；所述催化剂中活性金属组分集中分布在活性炭上，在含有机物污水的高级氧化处理过程中呈现出良好的活性和稳定性。
[0005]本专利技术第一方面提供一种用于处理废水催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下内容：（1）将活性炭与活性金属前驱物混合均匀，经干燥后得到负载活性金属的活性炭；（2）将硅铝土进行热处理，处理后得到改性硅铝土；（3）将步骤（2）得到的改性硅铝土、有机纤维丝、粘结剂、酸溶液混合均匀，然后加入步骤（1）得到的负载活性金属的活性炭，进一步混合均匀后进行成型、干燥和热处理，得到催化剂前体；（4）在接触条件下，将步骤（3）得到的催化剂前体与有机溶剂混合进行处理，经固液分离和干燥后得到的固体颗粒进一步与苛性钠溶液处理，然后经洗涤、干燥和焙烧后得到催化剂。
[0006]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中所述活性金属包括过渡金属和稀土金属，其中所述过渡金属可以是选自于钒、铬、锰、铁、钴、铜和钛中的一种或多种，稀土金属可以是选自于镧、铈中的一种或多种，所述活性金属前驱物为活性金属可溶性盐，具
体可以是硝酸盐、乙酸盐或碳酸盐中的一种或多种。
[0007]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中活性炭负载活性金属可以采用饱和浸渍或者过饱和浸渍的方法。
[0008]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中所述干燥温度为70～150℃，优选80～120℃，干燥时间2～12h。
[0009]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中所述活性炭使用粉末状活性炭，具体可以选自于木质活性炭、果壳活性炭、煤基活性炭中的一种或几种，所述活性炭的颗粒度为150～500目，比表面积为500～3000m2/g，平均孔径为0.5～4.0nm，且孔径为1.5～3.5nm的孔的孔容占总孔容的90%以上。
[0010]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（2）中所述的硅铝土为粉末状硅铝土，平均孔径为1.7～35.0nm，其中孔径5.0～15.0nm孔的孔容占总孔容的比例为80%以上，比表面积大于50m2/g，其中，以硅铝土总重量计，所述硅铝土中氧化铝和氧化硅的有效含量大于80wt%，且氧化铝含量大于27wt%。
[0011]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（2）中所述热处理温度为500～1200℃，处理时间为2～12h。
[0012]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（3）中所述有机纤维丝为短切纤维丝，能够被有机溶剂溶解，具体可以是选自于聚酯纤维、涤纶纤维、腈纶纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种，所述纤维丝长度为2～5mm，直径为10～70nm。
[0013]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（3）中所述粘结剂为无机粘结剂，进一步为硅酸盐类无机粘结剂、磷酸盐类无机粘结剂中的一种或多种。其中，所述硅酸盐类无机粘结剂具体可以是硅酸铝、硅酸钠、硅酸钙、硅酸二钙和硅酸三钙中的一种或几种，优选为硅酸钠和/或硅酸铝；所述磷酸盐类无机粘结剂具体可以是磷酸铝、磷酸二氢铝、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种，优选为磷酸二氢铝和/或三聚磷酸钠。
[0014]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（3）中所述干燥温度为70～150℃，优选80～120℃，干燥时间2～12h。
[0015]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（3）中所述热处理是在氮气和/或惰性气体保护下进行，焙烧温度为200～400℃，优选为250～350℃，处理时间3～12h，优选4～8h。
[0016]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（3）中所述酸为有机酸和/或无机酸，优选为无机酸；其中所述无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸、磷酸中的一种或几种；所述有机酸可以是乙酸、丙酸、甲酸中的一种或多种，进一步优选所述酸为硝酸和/或乙酸。
[0017]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，所述硅铝土、活性炭、活性金属（以活性金属氧化物计）、有机纤维丝、无机粘结剂和酸按质量比30～80：10～50：3～15：5～20：2～5：2～10混合。
[0018]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，所述成型是指将物料加工成规则形状，具体形状可以根据实际需求进行选择，如可以为条形、球形、圆柱形、三叶草形等。所述成型方法可以采用本领域现有成型方法中的任一种。
[0019]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（4）中所述有机溶剂为N,N
‑
二甲基
甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、三氯甲烷、丙酮等中的一种或几种。
[0020]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（4）中所述苛性钠溶液处理是使用苛性钠溶液对物料进行循环处理，苛性钠的溶液浓度为7.5wt%～10wt%，用量为Na：Si物质的量比2～3.5。
[0021]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（4）中所述洗涤为用水进行洗涤若干次，一般可以为1
‑
6次，优选为2
‑
4次。
[0022]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（4）中所述干燥温度为50～120℃，干燥时间为2～24h。
[0023]上述用于处理废水催化剂的制备方法中，步骤（4）中所述焙烧在绝氧条件下进行，如可以在惰性气氛存在条件下进行，所述惰性气氛可以为氮气和/或惰性气体，进一步的焙烧温度为600～1000℃，优选为650～950℃，处理时间3～12h，优选4～8h。
[0024]本专利技术第二方面提供一种采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于处理废水催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下内容：（1）将活性炭与活性金属前驱物混合均匀，经干燥后得到负载活性金属的活性炭；（2）将硅铝土进行热处理，处理后得到改性硅铝土；（3）将步骤（2）得到的改性硅铝土、有机纤维丝、粘结剂、酸溶液混合均匀，然后加入步骤（1）得到的负载活性金属的活性炭，进一步混合均匀后进行成型、干燥和热处理，得到催化剂前体；（4）在接触条件下，将步骤（3）得到的催化剂前体与有机溶剂混合进行处理，经固液分离和干燥后得到的固体颗粒进一步与苛性钠溶液处理，然后经洗涤、干燥和焙烧后得到催化剂。2.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述活性金属前驱物为活性金属可溶性盐，具体是硝酸盐、乙酸盐或碳酸盐中的一种或多种；所述活性金属包括过渡金属和稀土金属，其中所述过渡金属选自于钒、铬、锰、铁、钴、铜和钛中的一种或多种，稀土金属选自于镧、铈中的一种或多种。3.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述干燥温度为70～150℃，优选80～120℃，干燥时间2～12h。4.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的硅铝土为粉末状硅铝土，平均孔径为1.7～35.0nm，其中孔径5.0～15.0nm孔的孔容占总孔容的比例为80%以上，比表面积大于50m2/g，其中，以硅铝土总重量计，所述硅铝土中氧化铝和氧化硅的有效含量大于80wt%，且氧化铝含量大于27wt%。5.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述热处理温度为500～1200℃，处理时间为2～12h。6.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述有机纤维丝为短切纤维丝，选自于聚酯纤维、涤纶纤维、腈纶纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种，所述纤维丝长度为2～5mm，直径为10～70nm。7.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述粘结剂为无机粘结剂，进一步为硅酸盐类无机粘结剂、磷酸盐类无机粘结剂中的一种或多种。8.按照前权利要求7所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：所述硅酸盐类无机粘结剂是硅酸铝、硅酸钠、硅酸钙、硅酸二钙和硅酸三钙中的一种或几种，优选为硅酸钠和/或硅酸铝；所述磷酸盐类无机粘结剂是磷酸铝、磷酸二氢铝、磷酸二氢钠、焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或几种，优选为磷酸二氢铝和/或三聚磷酸钠。9.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述干燥温度为70～150℃，优选80～120℃。10.按照前权利要求1所述用于处理废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宝忠，王新勇，蔡珂玮，蒋广安，赵越，郭宏山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：