[发明专利]一种用于降解煤化工废水的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于降解煤化工废水的催化剂及其制备方法与应用，该复合催化剂为AxOy‑NiO@TiO₂‑SiO₂/G，G代表复合催化剂载体，AxOy‑NiO@TiO₂‑SiO₂为活性组分。本发明以H₂O₂为氧化剂，常温条件下，辅以紫外光照射，可快速高效降解煤化工废水中的污染物、氧化反应过程中产生的难降解中间产物、有机酸及小分子物质为小分子CO₂和H₂O，降低废水中苯酚、喹啉及亚硫酸钠的浓度及废水的COD浓度，对反应过程中pH要求较小，副产物少，显著提高废水处理效率并大大降低废水降解的成本。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法与应用，尤其涉及一种用于降解煤化工废水的催化剂及其制备方法与应用，属于纳米环保水处理技术领域。

背景技术

目前世界上在运行的煤化工产业主要分布在中国、美国、南非，我国北部地区煤炭资源非常丰富，煤化工厂也基本建立在这些地区。煤化工废水有很多种来源，比如在煤焦化、煤液化、煤气化等工艺过程产生的大量的废水。煤化工废水中COD含量很高，成分复杂，含有大量的苯酚、硫化物和喹啉等危害性巨大的污染物，毒性巨大，不易降解这些废水对环境的污染程度很大，严重地破坏了生态环境的稳定。

纵观煤化工废水处理方法，生物法仍是该种废水处理的主要方法，其废水处理流程可以归纳为以下3大步：针对性的物化预处理→生物处理→深度处理。煤化工废水中废水水质复杂，某种物质浓度过高会产生生物毒性，生物法直接处理高浓度废水效果很差,而且对生化池会造成不可逆转的破坏。由于废水水质水量波动大，生物处理抗冲击负荷能力差，且微生物对温度、含盐量、含氧量等非常敏感，废水经处理后仍含有难降解有机物，使废水出水COD或色度仍难以达标。深度处理的常用效果较好的方法高级氧化等。高级氧化法所用催化剂制备复杂，可再生性差，降解反应对pH有严格要求，反应需要在较高温度下完成，处理后废水溶液色度难以达标且仍含有难降解有机物或小分子，沉积大量污泥，难以处理，造成二次污染。

近年来，利用光催化技术作为一种集高效节能、操作简便、反应条件温和等突出优点于一身的新型污染物处理技术，在低温或室温下操作，可以将大多数有机污染物完全矿化降解和消除，引起了人们的广泛关注和重视，因此将化学氧化法和紫外光照射协同氧化煤化工废水成为一种新的可能。半导体TiO₂具有催化活性高、化学性质稳定、抗磨损、无毒且价廉易得等优点成为优良的光反应催化剂。然而TiO₂存在光量子效率低，光生电子-空穴对容易复合，且TiO₂粉末难以回收等问题。同时，催化剂活性组分及载体选择对催化剂性能影响较大。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种用于快速高效降解煤化工废水的复合催化剂；本发明的第二目的在于提供该复合催化剂的制备方法；本发明的第三目的在于利用该复合催化剂配合双氧水为氧化剂，辅助紫外光照射低温处理煤化工废水的方法，使用本发明的复合催化剂和催化处理方法可以快速高效地降解煤化工废水。

技术方案：本发明所述用于降解煤化工废水的催化剂，该复合催化剂用通式AxOy-NiO@TiO₂-SiO₂/G表示，其中，AxOy-NiO@TiO₂-SiO₂为活性组分，A为Pt、Ag、Pd中的一种，x＝1～2，y＝2～1，AxOy与TiO₂-SiO₂的质量比0.01～0.025:1，NiO与TiO₂-SiO₂的质量比为0.025～0.05:1，G表示载体，载体G与TiO₂-SiO₂质量比为1.2～2.0:1，TiO₂与SiO₂的质量比为1～1.5:1。