[发明专利]多相催化湿式氧化催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及以TiO₂-ZrO₂为复合载体，外面涂敷一层TiO₂材料的多相催化湿式氧化催化剂及其制备方法和用途。

背景技术

湿式氧化是上世纪50年代发展起来的一种在高压高温的条件下，采用单质氧处理有毒、有害、高浓度有机废水的方法。该法是在高温高压条件下，以空气或纯氧为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为CO₂和水等无机物或小分子有机物的化学过程。该方法具有应用范围广、处理效率高、氧化速率快、设备占地面积小等优点。催化湿式氧化技术是在传统的湿式氧化工艺中加入针对废水组成而设计的高效、稳定的催化剂，从而可以大大地提高氧化效率，缩短反应停留时间，同时，降低反应所需的温度、压力和减少生产成本。

根据催化剂的属性，催化湿式氧化技术被分为均相和多相催化湿式氧化。早期研究主要集中在均相催化剂上，但由于催化剂溶于废中会造成二次污染，需要后续处理，使得此法逐步淘汰。近年来多相催化剂成为研究热点，多相催化剂主要有贵金属和金属氧化物两大类，其中贵金属负载型催化剂具有较高的催化活性和稳定性，目前此类催化剂大多以TiO₂、ZrO₂、CeO₂或它们的复合氧化物为载体，将Ru、Rh、Pd、Ir、Pt、Au负载在上述载体上，不过不同贵金属对不同废水底物活性有差异，所以有必要对现有技术进行针对性细化。

工业丙烯腈废水目前现行的处理方式是焚烧，这就直接造成能耗高（占丙烯腈装置40%以上的能耗）与二次污染。在成本与环保的双重压力下，利用催化湿式氧化技术处理来处理丙烯腈废水提上议事日程。但由于丙烯腈废水的难降解性(COD高、盐含量高、高聚物含量高、氨氮与氰根高),常规方法制备出的贵金属负载型催化剂来处理丙烯腈废水效果不佳。

对于贵金属催化湿式氧化技术专利公开如下：

CN1084496A公开了一种含高浓度有机物及氨工业污水湿式氧化净化催化剂，由贵金属组分（Ru、Rh、Pd、Ir、Pt之一）及稀土元素担载于TiO₂上组成，采用双活性组分共浸渍或分浸渍的制备技术。CN1121322A公开了一种废水处理用催化剂、其制造方法及使用该催化剂的废水处理方法，催化剂含有锰的氧化物和／或复合氧化物以及从铁、钛与锆组成的这一组中选择的至少一种金属的氧化物和／或复合氧化物、必要时还含有贵金属。

以上专利中催化剂经试验，在处理丙烯腈废水时的活性与稳定性均不理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中多相催化湿式氧化反应COD去除率低的问题，提供一种新的以TiO₂-ZrO₂为复合载体，外面涂敷一层TiO₂材料的多相催化湿式氧化催化剂。该催化剂用于多相催化湿式氧化反应处理丙烯腈废水后具有COD去除率高的优点。本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一所用的催化剂相应的制备方法。本发明所要解决的技术问题之三是提供一种将解决技术问题之一所用的催化剂用于处理工业废水的方法。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种多相催化湿式氧化催化剂，以重量份数计包括以下组分：

a）89.8~93.0份球形TiO₂-ZrO₂复合载体；和载于其上的

b）0.2~2.0份选自Ru、Pd、Pt、Rh中的至少一种；以及

c）外层涂敷5.0 ~10.0份TiO₂。

上述技术方案中，TiO₂-ZrO₂复合载体中TiO₂与ZrO₂的摩尔比优选为0.5~1.5；以重量份数计，组分a）中复合载体的用量优选为91.5~92.5份；组分b）中选自Ru、Pd、Pt、Rh中的至少一种的用量优选为0.5～1.5份；组分b）更优选为选自Ru、Pd、Pt中的至少一种，用量优选为0.8～1.2份；组分c）中TiO₂涂层的用量优选为6.0~8.0份。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种多相催化湿式氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：