一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法技术

一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法属于有机废水处理领域。为了有效降解高浓有机废水中的各类有机物；针对催化臭氧氧化高效降解有机物的技术，提高臭氧氧化去除水中有机污染物的效果。负载型贵金属催化剂(多功能催化剂)的应用可显著提升臭氧催化氧化系统的废水处理效果，有效改善/提升臭氧催化氧化系统的有机物降解效果。本发明专利技术目的在于克服臭氧催化氧化系统可供选择的催化剂选择种类少、臭氧催化氧化系统应用效果不佳的现实情况，旨在改善/提升臭氧催化氧化系统的有机物降解效果，其应用于臭氧催化氧化系统，可显著提升臭氧催化氧化系统的废水处理效果。显著提升臭氧催化氧化系统的废水处理效果。

【技术实现步骤摘要】
一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法


[0001]本专利技术属于有机废水处理领域。

技术介绍

[0002]当前科学技术日新月异、资源环境压力明显增大，工业催化技术在现代工业发展中的作用将越来越突出，有十分广阔的市场前景。高催化性能、稳定性好的多功能新型催化剂的应用价值显著提升。
[0003]负载型催化剂的构成通常包括活性组分与载体两部分；活性组分包括金属、金属氧化物、贵金属等，通常作为氧化中心，主要起到氧化作用；其载体具有孔结构发达且比表面积大的特点，应具备一定的抗压能力和良好的热稳定性，能够在一定程度上节约活性组分用量以及提高反应活性。常用的载体有二氧化钛、活性炭、蜂窝陶瓷、三氧化二铝等。常见的负载型催化剂有MnOx/MCM
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41、CeOx/AC、TiO2/Al2O3和纳米
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TiO2/沸石分子筛等。目前市场上存在大量商品化的催化剂载体销售，使得负载型金属催化剂在工业化生产中具备广泛的应用前景。
[0004]研究发现氧化铝载体本身就具有催化臭氧氧化的效果，该载体具有较高的催化臭氧氧化活性还可能是由于氧化铝表面含有高浓度的羟基，且具有较强的Bronsted酸性。关于负载型贵金属催化剂理论研究主要包括表面羟基理论和表面酸性理论。
[0005]纵观催化臭氧氧化技术的发展历程，从最初的无催化剂的臭氧氧化过程到均相催化臭氧氧化，近而发展到非均相催化反应，非均相催化剂的引入显著提升臭氧的利用效率，提高了废水的降解效果。从非均相催化臭氧氧化的发展历史来看，学者们主要围绕过渡金属氧化物开展研究。从单一的金属氧化物发展到双金属或多金属氧化物催化剂；为了进一步提高催化剂活性和推动其工业化应用学者们又开始将催化剂固载化；随着研究的不断推进，CWOO(催化臭氧氧化)催化剂的研究又从过渡金属拓展到了贵金属催化剂。文献的具体研究内容，也是从最开始仅仅关注污染物的降解效果，拓展到了催化剂的作用机理、污染物的降解机制、载体与活性组分之间的相互作用以及催化剂的失活等问题。经过多年的发展，CWOO催化剂的研究已取得较大的进步，催化活性有显著提升。
[0006]非均相催化臭氧研究大多遵循
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OH机理，主要是作为催化剂的活性金属氧化物表面位点对臭氧分子具有较强的分解作用，从而产生强氧化性物质，同时也有新的氧化剂里不断被发现。非均相臭氧催化氧化体系是指在臭氧氧化过程中投加催化剂而形成催化剂协同臭氧氧化作用的体系，从而降低反应过程的活化能或改变氧化反应进程，达到深度氧化的目的，近而去除有机污染物。该技术的氧化效率和工程应用价值受到催化剂活性、稳定性和使用寿命的影响。
[0007]近20年来，高级氧化技术不断兴起，可有效降解各种有机物，其中催化臭氧氧化是一种可高效降解有机物的绿色低碳技术，臭氧氧化去除水中有机污染物的途径主要有直接反应和间接反应两种。直接反应是臭氧分子直接与有机物反应，间接反应是臭氧分解产生的
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OH与有机物反应。依靠单独臭氧降解水中有机污染物，达到净化水质的目的是可行的，
但臭氧氧化过程存在很有有机化合物的反应速率低、氧化不完全、易形成有害副产物等缺陷。因此，研究可以催化臭氧分解、提高自由基产率、促进目标有机物更大程度地矿化催化臭氧氧化技术成为近几年全球水处理领域研究者们关注的热点。
[0008]催化臭氧氧化技术主要包括均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化。均相催化臭氧氧化由于存在金属离子催化剂的回收对水体的二次污染等问题，在水处理应用中受到诸多限制。非均相催化臭氧氧化包括对有机物的吸附和催化双重作用，主要优势在于提高了对废水中有机物的降解速率和矿化程度，并且容易从废水中分离，因此被广泛应用于饮用水和废水处理领域。间接氧化反应机理主要是自由基链反应机理，臭氧先在水中分解形成
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OH，
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OH再与有机物发生氧化反应，反应速度快、无选择性。
[0009]综上所述，开展非均相催化臭氧氧化研究对于实际工程应用具有更加重要的意义；对于研究、开发具有较好催化氧化作用、可应用于非均相催化臭氧氧化体系的催化剂是具备意义的。因此，一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法，是亟需被开发、专利技术的。
[0010]目前应用于非均相催化臭氧氧化系统、具备较优催化氧化作用催化剂的研究、开发工作仍面临催化剂可供选择种类少、臭氧催化氧化系统应用效果不佳的现实情况，以及国内制备多功能负载型催化剂的方法尚存在制备方法不明确、流程复杂等缺陷。综上，研究开发稳定、成熟的制备多功能负载型催化剂的方法，以满足适用于臭氧催化氧化系统、达到理想催化效果的工程应用实践，是具备意义的。
[0011]因此，提出一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法是具备意义的。

技术实现思路

[0012]本专利技术涉及一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法。
[0013]面对高级氧化技术的不断兴起，为了有效降解高浓有机废水中的各类有机物；针对催化臭氧氧化高效降解有机物的技术，提高臭氧氧化去除水中有机污染物的效果，一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备、研究开发是具备意义的。负载型贵金属催化剂(多功能催化剂)的应用可显著提升臭氧催化氧化系统的废水处理效果，有效改善/提升臭氧催化氧化系统的有机物降解效果。
[0014]本专利技术的目的在于克服臭氧催化氧化系统可供选择的催化剂选择种类少、臭氧催化氧化系统应用效果不佳的现实情况，旨在改善/提升臭氧催化氧化系统的有机物降解效果，明确一种应用于高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法，其应用于臭氧催化氧化系统，可显著提升臭氧催化氧化系统的废水处理效果。
[0015]本专利技术应用溶胶凝胶法的方法制做催化剂，进一步用低温水浴及回流的方法预处理催化剂。应用此法将具备氧化作用的氧化中心负载到具备酸性作用的载体上，使负载型贵金属催化剂的氧化作用和酸性作用兼具于一体，使得催化剂具备强氧化中心及酸性载体，可更好的发挥催化效果。氧化中心的选取是具备原则的，具备氧化作用的金属，比如Au、Pt、Pd等。酸性中心和氧化中心的结合，通过使用介孔或大孔的酸性载体，并在载体上负载具备氧化作用的氧化中心；制得的催化剂加入到臭氧催化氧化系统中，催化剂的酸性作用和氧化作用就都得以体现。
[0016]本专利技术一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法，其中包括PdCl2和HAuCl4等溶液的准备、酸性载体的准备(含空白对照)、双组分AuPd/γ
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Al2O3的制备、催化剂的表征等。
[0017]本专利技术通过溶胶凝胶法制备负载型的贵金属催化剂，将还原后的金属负载于酸性载体γ
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Al2O3上，表面活性剂溶液的作用主要是控制还原后的金属晶粒的粒径尺寸以及平均分散在酸性载体的孔道中，以更好的将活性中心与酸性中心更好的结合起来。具体地流程包括PdCl2和HAuCl4标准溶液的配置过程、PVA溶液分散金属晶粒的尺寸(金属原子形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高浓有机废水处理用负载型贵金属催化剂的制备方法，其特征在于：氯金酸水溶液的配制：用电子分析天平称取0.8900g HAuCl4，并加入去离子水，然后定容至1000mL容量瓶，换算Au元素浓度为0.5159mg/mL；氯化钯溶液的配制：称取0.8600gPdCl2，加入200mL去离子水，并滴加3g浓度为37％的盐酸溶液，至其全部溶解，然后定容至1000mL容量瓶，换算Pd元素浓度为0.5159mg/mL；PVA溶液的配制：称取1克聚乙烯醇，并且用去离子水溶解后，然后定容，定容至100mL容量瓶，其换算的浓度为0.01毫克/毫升；硼氢化钠溶液的配制：称取质量为0.9490克的硼氢化钠固体，用去离子水溶解，并且定容至250毫升的容量瓶，制得浓度为0.1摩尔/升的硼氢化钠溶液；准确量取9.54毫升配制好的次氯金酸水溶液及154.71毫升配置好的氯化钯溶液，并将其加入预先准备好的圆底烧瓶中，稍后加入1.2毫升PVA溶液和2.537毫升硼氢化钠溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贺平，刘栋，林康，丁正南，郑皓宇，
申请(专利权)人：中复神鹰碳纤维股份有限公司，
类型：发明
国别省市：