一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法，将硅藻土经过预处理后，再通过第一次阳离子交换、第二次阳离子交换、高温退火后制备成催化氧化催化剂，有效的提高二氧化氯的催化效果从而提升二氧化氯在废水中催化氧化的处理效率，还能利用其多孔结构吸附水中的难降解有机物，进一步提高处理效率。采用两次离子交换的方法能提高硅藻土中过渡金属离子的含量，经过离子交换和高温退火，作为二氧化氯催化氧化催化剂的过渡金属形成具有极高催化活性的金属纳米颗粒。此方法得到的催化剂不仅具有很高的催化活性和稳定性，其在硅藻土中分布均匀，进一步提高了催化效率。进一步提高了催化效率。进一步提高了催化效率。

A preparation method of catalyst for catalytic oxidation of industrial wastewater

【技术实现步骤摘要】
一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及废水处理
，具体涉及一种孔隙率高、催化稳定高效的一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法。

技术介绍

[0002]随着造纸工业的发展，造纸工业废水已经成为水环境的重要污染源之一。目前造纸废水处理工艺一般都采用生化+物化处理工艺，纸浆废水组分的变化直接影响生化阶段出水不稳定。在造纸废水试剂处理过程中，生化工艺出水中SS、COD的变化较大，经常会出现一定数值的波动。常规处理制浆造纸废水的方法是“一级混凝沉淀+二级生物处理”，但是仅仅依靠上述常规方法很难达到新的国家排放要求(GB3544
‑
2008)，因此需要进行深度处理。深度处理是指采用一些技术或方法，继续将废水中难以除去的污染物去除，以满足日益严格的排放要求或达到废水回用的目的。
[0003]二氧化氯催化氧化法是一种新型的水处理高级氧化技术，处理难降解有机废水的一种高效实用的新技术。二氧化氯在催化剂作用下在水中能打断高分子有机物中的难氧化基团，它可以在常温常压下氧化废水中的有机污染物质，使大分子的难降解有机污染物降解为小分子的有机污染物，溶解性的有机污染物被分解为二氧化碳和水。但是，二氧化氯在污水中单独作用时利用率低，产生的能有效处理高分子有机物的氧化基团数量较少。因此，单独使用二氧化氯对造纸废水进行深度处理成本较高，效果不理想。
[0004]研究发现，过渡金属或金属氧化物可以作为二氧化氯催化氧化的高效催化剂，可提高二氧化氯分解高分子有机物的效率，极大提高二氧化氯的利用率和氧化效果。若将过渡金属直接投放在污水中作为催化剂可与二氧化氯充分接触、活性高，但其易流失、不能回收利用，且投加的金属离子难以处理造成二次污染。因此，目前研究人员将研究方向转向将金属离子负载在固体物质上，可回收利用且添加的金属离子固定在负载物上，不会对废水增加后续处理的负担。
[0005]现有商用的很少有采用硅藻土负载过渡金属的催化剂，目前的二氧化氯催化氧化催化剂存在使用寿命短、催化活性及稳定性较差等问题，主要原因在于载体上负载的过渡金属不稳定、含量低、分布不均匀。

技术实现思路

[0006]本专利技术所制备的催化剂解决了造纸废水或工业废水深度处理传统工艺处理成本高、难降解有机物处理效果差、催化剂不稳定等技术问题。
[0007]为实现本专利技术目的，本专利技术通过研究，选择以硅藻土为二氧化氯催化剂载体，经过离子交换、高温退火等方法得到绿色环保、稳定高效、成本低廉的催化剂。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0010]S1.硅藻土预处理：将过400目筛网的硅藻土进行收集；将获得的小尺寸硅藻土加
入酸性溶液中进行搅拌，再通过振荡器震荡后用去离子水洗涤至中性，离心、干燥后得到预处理后的改性硅藻土；
[0011]S2.第一次阳离子交换：将步骤S1得到的改性硅藻土和一定量现配的铵盐溶液加入三颈烧瓶中，放在加热搅拌台上；在50
‑
120℃下进行冷凝回流0.5
‑
3小时，冷凝回流结束后，对混合液进行抽滤、洗涤；至少重复三次上述冷凝回流至洗涤的操作，之后进行干燥，得到第一次阳离子交换载体；
[0012]S3.第二次阳离子交换：将步骤S2所得到的第一次阳离子交换载体和一定量现配的包含铜、镍、锰离子的过渡金属溶液放入三颈烧瓶中，放在加热搅拌台上；在50
‑
100℃下进行冷凝回流0.5
‑
3小时，后抽滤、洗涤；至少重复三次上述冷凝回流至洗涤的操作，之后进行干燥，得到过渡金属载体。
[0013]S4.高温退火：将步骤S3所得到的过渡金属载体放入气氛保护的马弗炉中，在惰性气氛条件下，在马弗炉中保温1
‑
8h，加热温度为400
‑
800℃，随后随炉自然冷却，即得到二氧化氯催化氧化催化剂。
[0014]进一步的，所述步骤S1中硅藻土为微米颗粒多孔硅藻土，所述硅藻土比表面积为40
‑
60m2/g，孔隙体积0.40
‑
1.00cm3/g。
[0015]进一步的，所述步骤S1中，搅拌时间为1小时；震荡时间为5
‑
10小时。
[0016]进一步的，所述步骤S1中酸性溶液为0.5
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2mol/L盐酸或硫酸溶液，所述硅藻土与酸性溶液的质量比为1：5
‑
8。
[0017]进一步的，所述步骤S2中铵盐溶液为氯化铵、硝酸铵、硫酸铵中的一种；所述铵盐溶液浓度为0.05
‑
0.5mol/L；所述步骤S2中改性硅藻土与铵盐溶液的质量比为1：10
‑
20。
[0018]进一步的，所述步骤S2、S3中干燥使用真空烘箱干燥，干燥温度为50
‑
100℃。
[0019]进一步的，所述步骤S3中过渡金属溶液浓度为0.005
‑
0.01mol/L。
[0020]进一步的，所述步骤S3中第一次阳离子交换载体与过渡金属溶液的质量比为1：10
‑
15。
[0021]进一步的，所述步骤S3中过渡金属溶液里铜离子占金属元素比例的15
‑
35％，镍离子占金属元素比例的15
‑
35％，锰离子占金属元素比例的30
‑
50％。
[0022]进一步的，所述步骤S4中气氛保护的保护气体为氮气、氩气、二氧化碳气体中的一种。
[0023]所选择的硅藻土是一种硅酸盐矿物，它是由硅藻及其他微生物的硅质遗骸组成的生物硅质岩。硅藻土表面具有特殊的微孔结构，具有很高的比表面积，且吸附能力强，常被作为吸附剂和催化剂载体等。硅藻土原土表面为空有很大一部分都被杂质覆盖，吸附位点被占据，硅藻土可经过酸性溶液改性去除杂质，大大提高硅藻土的吸附能力。经过改性的硅藻土表面会附着大量的羟基自由基，有利于金属离子在的附着。
[0024]所选择的阳离子交换方法是一种高效制备二氧化氯催化氧化催化剂的方法，由于硅藻土中大部分金属离子都是钠、钾钙、镁等，很容易被其他金属离子置换出来。然后经过高温退火，被置换进去的金属阳离子会结晶生长成一个个纳米金属颗粒，且均匀分布在硅藻土中，能大大提升二氧化氯催化氧化的催化效率。在进行阳离子交换过程中引入铵根离子作为阳离子过渡是有利于阳离子交换后过渡金属离子在载体中的比例和寿命。原理是硅藻土阳离子交换主要是将硅藻土中的Na\K等金属离子进行替换，由于过渡金属离子半径较
大，直接进行阳离子替换效率低，且容易团聚在硅藻土颗粒表面。而采用引入铵根离子过渡，进行两次阳离子交换可避免这种情况发生，利于过渡金属离子进入硅藻土分子层间结构中，优点是能提高过渡金属比例和稳定性。
[0025]经过改性的硅藻土在废水中本身具有一定的吸附有机物的能力和催化二氧化氯反应的能力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.硅藻土预处理：将过400目筛网的硅藻土进行收集；将获得的小尺寸硅藻土加入酸性溶液中进行搅拌，再通过振荡器震荡后用去离子水洗涤至中性，离心、干燥后得到预处理后的改性硅藻土；S2.第一次阳离子交换：将步骤S1得到的改性硅藻土和一定量现配的铵盐溶液加入三颈烧瓶中，放在加热搅拌台上；在50
‑
120℃下进行冷凝回流0.5
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3小时，冷凝回流结束后，对混合液进行抽滤、洗涤；至少重复三次上述冷凝回流至洗涤的操作，之后进行干燥，得到第一次阳离子交换载体；S3.第二次阳离子交换：将步骤S2所得到的第一次阳离子交换载体和一定量现配的包含铜、镍、锰离子的过渡金属溶液放入三颈烧瓶中，放在加热搅拌台上；在50
‑
100℃下进行冷凝回流0.5
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3小时，后抽滤、洗涤；至少重复三次上述冷凝回流至洗涤的操作，之后进行干燥，得到过渡金属载体；S4.高温退火：将步骤S3所得到的过渡金属载体放入气氛保护的马弗炉中，在惰性气氛条件下，在马弗炉中保温1
‑
8h，加热温度为400
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800℃，随后随炉自然冷却，即得到二氧化氯催化氧化催化剂。2.根据权利要求1所述的一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中硅藻土为微米颗粒多孔硅藻土，所述硅藻土比表面积为40
‑
60m2/g，孔隙体积0.40
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1.00cm3/g。3.根据权利要求1所述的一种工业废水催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，搅拌时间为1小时；震荡时间为5

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宇，冯义彪，刘港，林有胜，丁欣玥，余兆平，郭素铭，于丹青，
申请(专利权)人：福建省金皇环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：