[发明专利]一种陶瓷催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种染料废水处理工艺，具体的说，涉及一种陶瓷催化剂及其制备方法和应用，属于污水处理技术领域。

背景技术

当前随着社会和物流业的不断发展，印染业的规模不断扩大，但是印染行业在生成中不可避免的会产生印染废水，由于印染废水成分复杂，且变化较多，尤其是某些特殊类型的印染废水，用普通的生物法无法进行处理，这就造成了废水无法达标排放，严重影响印染工艺正常进行，更为严重的是可能导致印染企业被直接关停。

高级氧化技术是利用臭氧、过氧化氢等氧化剂，在特定的条件下，生成羟基自由基，再利用羟基自由基氧化电位高的优势，将废水中的有机物进行氧化，使得废水可以达标排放。而高级氧化技术中，由于催化氧化技术可以更为稳定的产生羟基自由基，且催化剂可以重复利用，药剂投加量较小，使得催化氧化技术逐渐成为高级氧化工艺的主流。

催化氧化工艺的关键是保证氧化剂与催化剂的接触，因此，催化剂表面洁净无覆盖是催化剂实现催化效率的重要因素，而染料废水中通常包含大量废弃染料和一些染料中间体，这些物质容易被催化剂吸附，吸附在催化剂表面，阻碍氧化剂与催化剂活性位点的接触，影响羟基自由基的产生，最终影响高级氧化技术的处理效率。

目前，陶瓷催化剂较传统催化剂，如活性炭催化剂、分子筛催化剂等，具有更高的烧结程度，更高的表明稳定性，更好的机械强度和硬度。因此，陶瓷对染料的吸附能力较传统型催化剂较低，更不容易被染料或染料中间体等分子覆盖，这就保证了陶瓷催化剂活性位点与氧化剂的接触效率，从而保证了催化氧化工艺的稳定进行，以满足染料废水排放的要求。研究高效的陶瓷催化剂，针对催化氧化技术在染料废水中的应用，实现染料废水达标排放，是本领域研究的热点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种陶瓷催化剂极其制备及应用工艺，陶瓷催化剂可以在保持高效催化效率的基础上，展现出良好的表面稳定性和机械强度等，实现对多种染料废水的处理。陶瓷催化剂制备过程简易，制备材料廉价，对染料废水处理效率高，在降低染料废水色度和浊度指标的同时，可以去除染料废水中的有机物。该工艺基于陶瓷催化剂，实现了多类染料废水的达标排放处理。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种陶瓷催化剂，所述陶瓷催化剂包括以下组分：硅藻土、铜粉、铁粉、氧化锌、硅酸钠，所述硅藻土、铜粉、铁粉、氧化锌、硅酸钠的质量比为15-25:0.5-1.5:1-3:0.5-1.5:2-4。

一种优化方案，所述硅藻土、铜粉、铁粉、氧化锌、硅酸钠按照质量比20:1:2:1:3。

一种陶瓷催化剂的制备方法，包括以下步骤：原料准备、研磨、挤压成型、低温煅烧、高温煅烧。

一种优化方案，所述研磨步骤中，硅藻土、铜粉、铁粉、氧化锌、硅酸钠混合并放入球磨机中研磨至可通过200目筛，充分混合，得的粉体；

进一步地，所述挤压成型步骤中，向粉体中掺入3%的明胶将粉体黏合成硬泥状，而后用压片机将硬泥挤压成型，得到成型体；

其中，加入明胶溶液制成硬泥之后，无水分泄漏时，使用压片机控制压力在0.1MPa，能成型即可；

进一步地，所述低温煅烧步骤中，将成型体放入马弗炉并以5℃/min的升温速率升温至600℃，保温1h后，煅烧去除掺入催化剂中的明胶，得到初级成型体。

进一步地，所述高温煅烧步骤中，将初级成型体以不高于3℃/min升温速率升温至1050℃，保温3h，停止加热。

一种陶瓷催化剂在染料废水处理中的应用，包括以下步骤：催化氧化工艺和废水沉淀工艺。

一种优化方案，将陶瓷催化剂平铺在废水氧化池底部，形成催化剂床层，催化剂床层的高度不低于30cm。将废水从废水入口引入至废水氧化池内，过氧化氢溶液从过氧化氢入口加入到废水氧化池内，打开曝气装置，废水氧化池内的废水与加入的30%过氧化氢溶液充分混合，依据废水的COD值，按照每1000mg/LCOD，加入废水体积0.1%的过氧化氢溶液，持续曝气6h后，停止曝气，将曝气后的废水通入沉淀池。

进一步地，所述曝气装置的曝气量和废水的体积比例为1-3:1。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：

采用上述陶瓷催化剂对废水进行处理后：

（1）对COD值为3400mg/L的原水进行废水处理后，原水的COD值由原来的3400mg/L降到80-230mg/L，上述催化剂10次后使用，仍然能够将原水的COD值从3400降到95-440mg/L；