[发明专利]一种木质纤维素酯基氧化催化剂的机械活化固相制备方法

说明书

一种木质纤维素酯基氧化催化剂的机械活化固相制备方法，该制备方法将纤维质固废物干燥、粉碎得到纤维质固废物粉末后，按纤维质固废物粉末、酯化剂及助剂100：5‑40：1‑8的比例加入到混合机混合均匀，得到混合物；然后将上述混合物磨介质堆体积按照100g:200‑600ml的比例加入机械活化固相反应器中，在转速为200‑600rpm和30‑60℃恒温水浴温度下进行球磨反应，达到0.5‑1.5h活化时间后，停止搅拌，取出酯化产物和磨球，并将它们分离，得到木质纤维素酯混合物；造粒成球即可得到木质纤维素酯基氧化催化剂。该催化剂不含重金属，不仅具有催化、活化氧化的功能，同时还具有吸附功能，能选择吸附重金属和提高脱色效果，同时由于原料为固废物且制备工艺简单，成本低，添加量少。

技术领域

本发明属于木质纤维素改性领域，具体地说是一种用于有机废水降解的不含重金属的木质纤维素酯基氧化催化剂制备方法及其应用。

背景技术

随着化学工业及其相关产业的高速发展，尤其是化工、农药、医药、造纸、印染、冶金等行业的发展，大量工业废水不达标外排，造成全国三分之一以上的河段受到污染，90％以上的城市水域污染严重，近50％的重点城镇水源地不符合饮用水标准。其中，有机废水的种类和数量日益增多，这些难生物降解的有机污染物在水中存在时间长、迁移范围广、处理难度大，对生态环境和人类健康的危害日益严峻，传统的处理技术难以满足越来越高的环保要求。因此，开发高效、经济的技术用于处理难生物降解、高毒性的有机污染物废水已迫在眉睫。高级氧化技术是一种新型废水处理技术，利用化学反应过程中产生的氧化能力极强的羟基自由基使有机污染物大分子氧化降解为低毒或无毒的小分子，甚至直接矿化为水和二氧化碳。要达到深度氧化降解的效果，需要高效的氧化催化剂。目前常用的催化剂多含有重金属，容易残留在溶液中，催化剂使用后难以生物降解，造成二次污染，而且对pH值要求高，因此操作复杂、处理成本较高。目前处理难降解工业有机废水主要是采用Fenton氧化技术，但Fenton氧化体系对pH响应范围较窄(pH 2.5-5.0)，反应过程中Fe2+流失，且常产生大量难处理含铁污泥，带来二次污染。

运用在湿式催化氧化技术中的非均相催化剂主要有活性炭及附载过渡金属氧化物、贵金属及碳材料等。研究表明，自由基的氧化作用为该技术的作用因子，催化剂失活导致反应速率下降为该技术的主要问题，包括碳沉积及金属溶出为均相催化剂失活的主要原因。

对于均相催化剂和非均相催化剂技术差异来说，陈莎,张颖的《催化湿式氧化法处理有机废水的催化剂研究》(环境科学与管理,2007,32(3)；119-123)一文公开催化湿式氧化法(简称CWAO)是在传统的湿式氧化(简称WAO)处理工艺中，加人适宜的催化剂来处理有机废水的方法。该文分析总结了过渡金属、贵金属和稀土金属等作为均相催化剂与非均相催化剂，采用催化湿式氧化法处理有机废水的性能，特别是比较了它们处理多种有机废水时对COD的去除效率和载体的使用情况。该文指出在均相催化湿式氧化过程中，由于催化剂溶于废水中，催化剂易于流失而造成经济损失以及对环境的二次污染，所以需要进行后续处理回收(常用化学沉淀、离子交换或反渗透)，从而使工艺流程变得复杂，提高了废水处理的成本，失去了竞争力。同时从多相催化剂(即非均相催化剂)的催化性能来看多组分复合催化剂比单组分催化剂具有更好的催化性能。氧化铝是非常好的载体，Cu,Mn,Ce为主要活性组分制得的复合催化剂具有良好的催化能力，并且应用范围广。稀土系列催化剂具有良好的载体性能和稳定性。解决贵金属系列催化剂的昂贵和非贵金属系列的溶出问题是目前的研究重点和方向。