[发明专利]一种用于降解甲醛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甲醛废水的催化剂及其制备方法与应用，该催化剂采用通式M/HMO表示，其中，M为活性组分，HMO为新型多孔二氧化锰载体，M的摩尔数与HMO的重量比为1～5:100。本发明开发出新型比表面积大、活性位点高，可以与活性组分起协同作用催化氧化降解甲醛废液的新型多孔MnO₂载体，以及能在室温条件下可以稳定降解甲醛废液的高效催化剂，让其在保持较高甲醛降解率的同时进一步优化操作条件，具有重要的现实意义。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法和应用，特别涉及用于降解甲醛废水的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

甲醛是一种重要的工业原料，是生物、医药类实验中的常用试剂，用途广泛，但对人和其他动物具有较强的毒性，若肆意排放则会造成严重的生态破坏以及环境污染，含甲醛的废水主要来自有机合成、有机橡胶、涂料、油漆、塑料、制革等的生产过程。甲醛的毒性很强，对人的致死量为140mg/Kg，如果人类长期饮用被甲醛污染的水源，会引发头昏、贫血以及各种神经系统疾病，因此，甲醛废液处理受到高度重视。

目前，关于甲醛降解的技术正处于研究阶段，主要有吸附法、蒸汽吹脱法、化学反应法、光催化氧化法等。吸附法易于操作、成本低，短期效率高，但吸附容量有一定限制，吸附剂容易饱和，达到吸附平衡后，需要再生或者失效，并没有将甲醛分解，只是将污染物从液相转化为固相，而二次污染和吸附剂再生的问题，一直得不到解决。蒸汽吹脱法，投资和运行费用少，处理后的污染物浓度很低，但只适用于浓度很高的甲醛废水的处理。化学反应法，快速高效，但短期有效，处理温度高、压力大、投资费用较高。光催化氧化法，氧化能力强，降解彻底，无二次污染，但是光催化剂的寿命、活性不能完全满足实际情况的需求，运行成本高，投资大。催化氧化法，能耗小、效率高，不产生二次污染，对低浓度、高浓度的甲醛均具有良好的处理效果，但催化剂的选择较艰难，可以说催化氧化技术成功的关键在于催化剂的选择。

MnO₂作为优良的过渡金属氧化物载体，具有成本低廉、资源丰富、效率高且二次污染小等优点，但是普通多孔MnO₂载体结构不稳定，比表面积不高，负载量小，活性位点不足。

因此，开发新型比表面积大、活性位点高，可以与活性组分起协同作用催化氧化降解甲醛废液的新型多孔MnO₂载体与在室温条件下可以稳定降解甲醛废液的高效催化剂，让其在保持较高甲醛降解率的同时进一步优化操作条件，具有重要的现实意义。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的在于提供一种高活性、高选择性的用于甲醛废液降解的催化剂；本发明的第二目的是提供该催化剂的制备方法；本发明的第三目的是提供一种利用该催化剂降解甲醛废液的方法。

技术方案：本发明所述用于降解甲醛废水的催化剂，该催化剂采用通式M/HMO表示，其中，M为活性组分，HMO为新型多孔二氧化锰载体，M的摩尔数与HMO的重量比为1～5:100。

优选的，所述活性组分M为氧化铁、氧化铜、氧化铅中的一种或两种。

本发明所述催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备新型多孔二氧化锰HMO载体：将高锰酸钾溶液加入含有有机分散剂和高醇类消泡剂的硫酸锰溶液中，得混合液，向该混合液中加入造孔剂和发泡剂，搅拌得到HMO原液，置于高温高压条件下反应形成凝胶，过滤、洗涤、烘干、研磨、焙烧得到新型多孔二氧化锰HMO载体；

(2)制备催化剂M/HMO：将活性组分M的前驱液、过氧化氢溶液、有机分散剂和助溶剂混合后，加入到HMO载体和水混合后的分散液中(以下简称HMO分散液或HMO载体分散液)，搅拌的同时采用紫外光照射，反应后将沉淀物过滤、洗涤、干燥、焙烧，制备获得催化剂M/HMO。