[发明专利]一种用于臭氧催化氧化的催化剂、其制备方法和使用其处理工业废水的方法

说明书

本发明公开了一种用于臭氧催化氧化的催化剂，其包括：以氮掺杂的活性炭作为载体，选自Fe的氧化物、Mo的氧化物、Cu的氧化物、Ni的氧化物和Mn的氧化物中的两种或者多种为主催化剂，选自Ru的氧化物、Pd的氧化物和Pt的氧化物中的一种为助催化剂，其中相对于全部的载体，掺杂的氮元素的质量分数为1％至20％，相对于100重量份的载体，主催化剂的含量为10‑50重量份，相对于100重量份的载体，助催化剂的含量为1‑10重量份。该催化剂可用于各种化工污水处理领域，用于降低污水中的难降解有机物以及氰化物等，尤其适用于煤化工污水和焦化污水深度处理领域，在焦化废水深度处理中可以使焦化废水COD_Cr从150mg/L降低到30mg/L以下，达到循环水回用标准，COD_Cr去除率达到80％以上。

技术领域

本公开涉及一种用于臭氧催化氧化深度处理污水的催化剂、其制备方法和使用其处理工业废水的方法。具体而言，本公开涉及一种负载型的用于臭氧催化氧化以处理焦化行业污水的催化剂、其制备方法和使用其处理工业废水的方法。

背景技术

随着环保形势的逐渐严峻，焦化行业的污水排放指标越来越严格。焦化废水是非常难降解的工业废水，主要包含酚类，多环芳香族化合物，含氧、氮、硫的杂环化合物及氨盐、硫氰化物、硫化物和氰化物等难降解有机污染物。使用目前传统的物化处理、生化处理和混凝沉淀等一般深度处理的方法，无法满足排放标准，通常表现为COD_Cr超标，色度较高；需要对出水进一步的深度处理。

煤化工行业同焦化行业相似，同样存在污水中含有大量难降解有机物，导致出水排放超标或者无法循环回用，制约着煤化工行业的发展。所以开发处理污水中难降解有机物技术是一项非常紧迫的任务。

目前已经在使用的污水深度处理方法有膜分离法、生物化学法(包括曝气生物滤池、膜生物反应器)以及高级氧化法。膜分离法的缺点在于对进水指标要求比较高、同时只是对有机物进行富集，并未进行处理，产生的浓水处理更为困难；而生物化学法只对处理小分子有机物比较有效，目前曝气生物滤池和膜反应器技术只是和其他深度处理技术联合使用，单独使用曝气生物滤池和膜反应器技术很难起到降解大分子有机物的目的。

综合来看，比较有效的深度处理污水中难降解有机物的方法是高级氧化法。使用的比较多的方法是Fenton氧化法和臭氧催化氧化法。Fenton氧化法的缺点是均相反应，需要加入Fe²⁺，这会向水中引入盐分，产生更多污泥；另一种方法就是利用臭氧催化氧化，臭氧在水中会产生氧化性比较强的羟基自由基，将污水中的难降解有机物氧化分解为小分子有机物甚至直接矿化，不会引入二次污染，所以臭氧催化氧化是一个非常环保的处理技术，在污水深度处理至回用的过程中可以减少后续的处理步骤和成本，具有非常明显的优势。但目前存在的问题是用于臭氧催化氧化的催化剂的催化效果不理想，具体体现在活性组分不易负载、制备过程中活性组分易团聚，催化剂活性位点比较少，催化活性比较低，因此臭氧的利用率低，导致运行成本比较高，所以开发高效的臭氧催化氧化催化剂是非常有必要的。

发明内容

针对该问题，发明人通过对活性炭载体进行氮掺杂改性，然后再对活性组分进行负载，增强载体与活性组分之间的相互作用，增大了活性组分的负载量，控制活性组分的烧结和团聚，同时使用贵金属氧化物做助剂进一步增强催化剂的催化活性，最终得到一种用于高效污水深度处理臭氧催化氧化的高效污水深度处理催化剂。

根据本发明的一个实施方式，其提供了一种用于臭氧催化氧化的催化剂，其包括：以氮掺杂的活性炭作为载体，选自Fe的氧化物、Mo的氧化物、Cu的氧化物、Ni的氧化物和Mn的氧化物中的两种或者多种为主催化剂，选自Ru的氧化物、Pd的氧化物和Pt的氧化物中的一种为助催化剂，其中

相对于全部的载体，掺杂的氮元素的质量分数为1％至20％，优选为2％至10％，更优选为2％至6％，最优选为3％至5％，

相对于100重量份的载体，主催化剂的含量为10-50重量份，优选为15-40重量份，更优选为22-30重量份，