[发明专利]一种低温高活性非均相催化剂及其催化H2O2深度氧化难降解废水方法

说明书

本发明涉及一种低温高活性非均相催化剂的制备及利用其催化H₂O₂深度氧化难降解废水的方法。催化剂载体为γ‑Al₂O₃，活性组分为α‑Fe₂O₃。通过对催化剂表面酸性进行调控，增加表面酸量和酸强度，大大提高了催化剂的低温反应活性。能够在常温(≤30℃)，pH值为3‑10范围内催化H₂O₂氧化难降解废水。本发明克服了非均相传统Fenton试剂低温反应活性低的缺陷。催化剂在常温、较宽的pH范围内保持高活性，其使用寿命长、可重复使用、无二次污染。

技术领域

本发明涉及一种低温高活性非均相催化剂的制备及利用其催化H₂O₂深度氧化难降解废水的方法。

背景技术

随着经济生产的迅速发展，工、农业生产过程中不可避免的释放出对环境造成极大污染的有毒、有害、难降解的有机污染物，如酚类、氯苯酚类、农药、多氯联苯、多环芳烃、硝基芳烃化合物、染料等，这些污染物成分复杂，其中一些有机物具有致癌、致畸、致突变的“三致”等作用。由于常规废水处理方法不能有效处理有毒、有害、难降解有机污染物，因而基于产生强氧化剂-羟基自由基的高级氧化技术成为近年来人们研究的热点。高级氧化技术是利用活性羟基自由基进攻大分子有机物并与之反应，从而破坏有机物分子结构，使难降解有机物转化为CO₂、H₂O和有机小分子等，达到氧化去除有毒有害污染物的目的，实现对污染物的高效氧化处理。而高级氧化技术中Fenton试剂法(Fe²⁺+H₂O₂体系)具有简单快速、能有效地降解醚类、苯酚类、芳香族胺类、多环芳香族等多种有毒、有害、难降解有机污染物，被广泛用于难降解废水的深度处理。但是，由于传统Fenton法自身存在对污染物的矿化度不高、H₂O₂易分解且利用率不高、均相催化剂不能重复使用，反应过程中形成含铁污泥造成二次污染，反应还需要在pH值为3左右的环境等缺陷，限制了其应用。

近年来，非均相Fenton法因其在催化降解有机污染物上的突出优势，已得到了国内外研究人员的广泛关注。非均相Fenton工艺使用固体非均相催化剂，催化剂易于分离、可重复使用、不产生含铁污泥、无二次污染、工艺简单，因此具有很好的应用前景。CN1562798A公开了一种Fe₂O₃/Al₂O₃催化剂，催化H₂O₂氧化难降解废水，在pH值为3，反应温度在60℃以上才有较好的催化活性。大多数这类非均相催化剂在50℃以上才表现出较好的催化活性，在低温情况下，活性低、所需反应时间长。能耗高、效率低限制了该技术的广泛应用。本发明通过对催化剂的表面酸性进行调控，增加表面酸量和酸强度，提高了催化剂的低温活性，实现了非均相催化剂在常温(≤30℃)能够高效的催化H₂O₂氧化难降解污染物。

发明内容

本发明提供一种在常温(≤30℃)能够高效的催化H₂O₂氧化难降解废水的催化剂制备方法及应用于难降解废水的深度处理工艺。

本发明提出的非均相催化剂，以Fe元素为活性组分，活性组分是纳米尺寸的α-Fe₂O₃，均匀负载在多孔载体上。通过调控催化剂表面的酸性，增加表面酸量和酸强度，大大提高了催化剂的低温活性。