[发明专利]一种高强度废水处理催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高强度废水处理催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将催化剂载体一次浸渍于含有至少两种无机盐的混合溶液中后取出并进行热处理，得到增强的催化剂载体，所述无机盐包括碱金属盐或/和碱土金属盐；将增强的催化剂载体进行活性组分的负载，得到所述高强度废水处理催化剂。本发明制备的废水处理催化剂比表面积大反应活性高，强度高，抗压强度达到60‑80N，能够满足固定床催化反应器使用要求。

技术领域

本发明涉及一种高强度废水处理催化剂及其制备方法和应用，属于水处理技术领域。

背景技术

污水深度处理工艺主要包括膜分离法、活性炭吸附、高级氧化法等。由于废水体系复杂，因而膜分离法处理废水将产生严重的膜污染问题，不仅严重影响运行稳定性，而且显著增加了运行成本。活性炭吸附法尽管对绝大多数有机污染物均具有较好的富集效果，但由于活性炭的再生成本高、装置复杂，因而活性炭吸附法应用非常受限。最关键的是上述两种方法仅能实现污染物的富集或转移，无法彻底消除污染物。

高级氧化法是可以真正实现污染物真正意义上的无害化降解的方法，因而在污水深度降解领域占据十分重要的地位。传统的高级氧化技术是基于羟基自由基(·OH)的氧化技术(光催化氧化、催化湿式氧化、臭氧氧化、Fenton氧化、电化学法等)，其本质是·OH通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径使水中的各种污染物矿化，使有害物质降解为CO₂、H₂O和其他无机物质，或将其转化为低毒易生物降解的中间产物。

非均相催化氧化是将催化剂活性组分负载在活性炭、氧化铝、硅藻体等大表面积多孔载体上，利用催化剂组分与H₂O₂、O₃、NaClO等氧化剂的相互作用，产生羟基自由基、原子氧、超氧自由基、过硫酸基等具有强氧化性的物质，通过电子转移、亲电加成、脱氢反应等途径使水中的各种污染物矿化，使有害物质降解为CO₂、H₂O和其他无机物质，或将其转化为低毒易生物降解的中间产物。催化剂通常预先成型为球状、条状、三叶形等。催化剂制备方法包括共沉淀挤出、浸渍法等。

CN201310036533.0公开了一种载铁分子筛型类芬顿催化剂的制备方法及其在硝基苯废水处理系统中的应用。通过控制3A分子筛高温焙烧温度、碳酸钠和硫酸亚铁的反应加入量等技术参数制得3A-Fe型分子筛。与过氧化氢构成非均相类芬顿催化氧化体系，实现了硝基苯废水的去除和矿化。

CN201410606665.7公开了一种处理含酚废水的MnO₂-CeO₂-CoO/AC三元负载型催化剂的制备方法，在原料煤粉中加入一定浓度的乙酸锰、乙酸铈和乙酸钴的混合溶液，加入粘结剂之后挤条或造球，再经过炭化、活化等后处理，得到粒径为2-5mm的三元负载活性炭催化剂，用来催化臭氧氧化含酚废水。

催化剂的活性、选择性及稳定性等对催化剂的实际应用至关重要，而另一项十分重要的催化剂指标即为其机械强度。废水处理催化装置通常为固定床或流化床反应器，固定床中催化剂须具有较高的抗压强度以避免催化剂破碎导致的床层压降增大，流化床中催化剂在流动状态下更易发生相互摩擦而粉化。高强度的催化剂可减小催化剂更换支出，也保证其在搬运过程中不会因磨损和撞击而破坏，对保证生产稳定性及提高经济效益具有重要意义。而常规挤出成型等方法制备的催化剂强度不高，急需发展新的工艺方法提高催化剂强度。

影响催化剂强度的因素很多，包括粘结剂、助挤剂、胶溶剂的种类及加入量，催化剂活性粒子及催化剂载体类型、催化剂晶粒大小及结晶度等。

CN201310023136.X公开了一种提高分子筛催化剂强度的方法，即用pH值为0.5～4的酸性溶液对挤出或滚球成型的分子筛催化剂进行处理，处理温度为100～300℃，处理时间为1～200小时，酸性溶液和成型分子筛催化剂的重量比为3～100:1；对处理后的成型分子筛催化剂进行干燥、焙烧后得到成品催化剂。该方法可用于分子筛催化剂的工业化生产。