一种用于含硫废水处理的可回收催化剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种用于含硫废水处理的可回收催化剂、制备方法及应用。所述催化剂由含铁化合物和含锰化合物复合而成，铁锰比为1/10―10；所述催化剂具有针尖状与片状交织的结构，任一成分过量都会导致其中一种结构的消失。采用共沉淀的制备方法，所述催化剂在70℃常压的条件下，通入空气，催化空气形成活化氧来氧化含硫废水。本发明专利技术的催化剂原料来源丰富，成本低廉，污染小，环境友好，具有实际工程应用价值；还具有反应条件温和、避免高温高压反应造成资源浪费的优点。反应造成资源浪费的优点。反应造成资源浪费的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于含硫废水处理的可回收催化剂、制备方法及应用


[0001]本专利技术属于含硫废水治理
，具体涉及一种用于含硫废水处理的可回收催化剂、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]在乙烯生产、催化裂化炼油以及高炉、焦炉煤气精脱硫湿法脱除无机硫等过程都会产生大量的含硫废水。
[0003]含硫废水是一种具有强烈恶臭和较大毒性的废水，其中无机硫化物根据废水PH值不同存在形式不同，主要以H2S、HS
¯
、S2
¯
三种形态存在。
[0004]含硫废水的处理方法主要有化学沉淀法、氧化法、生物化学法等。
[0005]其中空气氧化法环境污染少，原料来源广泛，价格低廉，在处理含硫废水工艺中具有显著优势。
[0006]工程上多采用湿式氧化法升温增压来克服氧气溶解度小、传质效率低的问题，但高温高压不仅增加能耗还存在较大的安全隐患。
[0007]因此，制备一种在较温和的条件能够高效催化空气氧化含硫废水的催化剂已经成为当前含硫废水治理领域最为重要的研究热点之一。
[0008]目前，在催化剂催化空气氧化含硫废水这一方向存在单一的金属氧化物催化剂催化效率低；活性炭类催化剂抗水性能差；贵金属催化剂成本高；以及一些其他的非金属催化剂粉末难于从水溶液中分离，回收率低的问题。
[0009]因此制备一种用于含硫废水的可回收催化剂来解决含硫废水处理中面临的氧化效率低和难以回收的难题。
[0010]过渡金属可变价态多，容易形成氧化还原电子对，是一种很好的工业催化剂。
[0011]其中锰氧化物是一种优质的非均相催化剂，具有较好的低温催化性能，来源广泛，吸附效果好，低毒经济；铁氧化物的加入可以促进活性组分的分散，降低结晶度，增加比表面积。

技术实现思路

[0012]为实现低温常压条件下空气高效催化氧化含硫废水的专利技术目的，本专利技术提供一种用于含硫废水处理的可回收催化剂及制备方法。
[0013]本专利技术的技术解决方案是：一种用于含硫废水处理的可回收催化剂，所述催化剂由含铁化合物和含锰化合物复合而成，铁锰比为1/10―10；所述催化剂具有针尖状与片状交织的结构，任一成分过量都会导致其中一种结构的消失。
[0014]根据本专利技术实施例，所述催化剂前驱体中的含铁化合物为亚铁，包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁；所述含锰化合物中的锰为二价锰，包括硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氯化锰。
[0015]根据本专利技术实施例，所述催化剂活性组分为Mn3O4、Fe3O4、Fe2O3。
[0016]一种用于含硫废水处理的可回收催化剂的制备方法，采用共沉淀的制备方法，包
括以下步骤：步骤1：将含铁化合物和含锰化合物的前驱体加入去离子水并混合均匀，在磁力搅拌机上边搅拌边缓慢滴加碱溶液，调节溶液PH至11
‑
13；步骤2：将溶液在60
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90℃的恒温干燥箱中静置陈化18
‑
24h，陈化后的溶液抽滤并用去离子水洗涤，得到沉淀；步骤3：沉淀转移至坩埚中，于100
‑
110℃下烘干8
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12h；步骤4：所得固体在马弗炉中空气气氛下200
‑
500℃焙烧1
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4h；步骤5：碾磨筛分为20
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40目的颗粒，即得铁锰复合催化剂FeMnOx。
[0017]一种用于含硫废水处理的可回收催化剂的应用，所述催化剂在70℃常压的条件下，通入空气，催化空气形成活化氧来氧化含硫废水，并且在催化氧化完成后通过外加磁场使得催化剂从溶液中被分离回收；再生后重复使用。
[0018]本专利技术的有益技术效果是：（1）本专利技术所制备的催化剂一方面具有较特殊的针尖状和片状交织的形貌结构，这种结构有利于增大比表面积和活性位点数量；另一方面催化剂组成成分为Mn3O4、Fe2O3、Fe3O4。其中Fe3O4和Mn3O4作为两种常见的过渡金属氧化物，具有良好的化学和机械稳定性；（2）Mn3O4表面有大量的氧空位，它们的价态也在+2和+3之间循环，有利于电子转移。这使得本催化剂具备优异的含硫废水低温常压催化氧化活性，在70℃常压的条件下，通入空气，对含硫废水的氧化效率可以达到97.5%；（3）本专利技术所制备的催化剂具有磁性，在水溶液中易于分离回收；分离回收后的催化剂进行洗涤再生，循环使用，实现资源的可持续发展；（4）本专利技术的催化剂原料来源丰富，成本低廉，污染小，环境友好，具有实际工程应用价值；（5）本专利技术制得的催化剂还具有反应条件温和、避免高温高压反应造成资源浪费的优点。
附图说明
[0019]图1是铁锰复合催化剂FeMnOx和单一金属氧化物催化剂FeOx、MnOx催化空气氧化含硫废水的效率图。
[0020]图2是不同铁锰比的锰复合催化剂FeMnOx的催化空气氧化含硫废水的效率图，分别对应实例1、实例2、实例3、实例4、实例5样品的催化空气氧化含硫废水的效率。
[0021]图3是铁锰复合催化剂扫描电镜图。
具体实施方式
[0022]下面结合实施例对本专利技术做进一步说明,但本专利技术并不限于以下实施例。
[0023]一种用于含硫废水处理的可回收催化剂，所述的催化剂具有针尖状与片状交织的特殊结构；任一成分过量都会导致其中一种结构的消失。
[0024]所述催化剂是由含铁化合物和含锰化合物复合而成；优选地，所述铁化合物为氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁；所述锰化合物为二价锰，包括硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氯化
锰。
[0025]所述催化剂铁锰比为1/10―10，优选地，铁锰比为1/5―5。
[0026]所述催化剂其活性组分为Mn3O4、Fe3O4、Fe2O3。
[0027]本专利技术实施例提供一种工艺简便，高活性，易回收，适用于较温和条件下的催化空气氧化含硫废水的可回收催化剂的制备方法，采用共沉淀的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤1：以氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁其中之一为铁元素的前驱体，另以硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氯化锰中的一种为锰元素前驱体；将两种可溶性盐按照一定的比例溶于蒸馏水中，在室温下混匀；步骤2：向步骤1所得溶液中边搅拌边缓慢滴加1
‑
3mol/L的碱溶液直至PH为11
‑
13确保沉淀完全；步骤3：将步骤2所得溶液在60
‑
90℃的恒温干燥箱中静置陈化18
‑
24h；去除沉淀中包藏的杂质，并在一定的温度、气氛下给予一定时间让其发生固相反应，有利于晶体的增长与形成，并使其粒径分布比较均匀；步骤4：将步骤3所得的悬浊液进行抽滤洗涤至上清液PH为中性，得到沉淀；步骤5：将步骤4所得的沉淀于100
‑
110℃下烘干8
‑
12h，对催化剂进行干燥，去除表面吸附水；步骤6：将步骤5所得的块状固体放入马弗炉以2
‑
4℃/min的升温速率升温，空气气氛下200
‑
500℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于含硫废水处理的可回收催化剂，其特征在于，所述催化剂由含铁化合物和含锰化合物复合而成，铁锰比为1/10―10；所述催化剂具有针尖状与片状交织的结构，任一成分过量都会导致其中一种结构的消失。2.根据权利要求1所述的一种用于含硫废水处理的可回收催化剂，其特征在于，所述催化剂前驱体中的含铁化合物为亚铁，包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁；所述含锰化合物中的锰为二价锰，包括硫酸锰、硝酸锰、醋酸锰、氯化锰。3.根据权利要求1所述的一种用于含硫废水处理的可回收催化剂，其特征在于，所述催化剂活性组分为Mn3O4、Fe3O4、Fe2O3。4.一种用于含硫废水处理的可回收催化剂的制备方法，其特征在于，采用共沉淀的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将含铁化合物和含锰化合物的前驱体加入去离子水并混合均匀，在磁力搅拌机上边搅拌边缓慢滴加碱溶液，调节溶液PH至11

【专利技术属性】
技术研发人员：吕璐，方子欣，马晓辉，范驰，钱亦琛，陈立，何晶晶，叶超，郑旭，杜珊珊，
申请(专利权)人：中钢集团天澄环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：