[发明专利]一种炭材料固载的钯催化剂、其制备和应用

说明书

本发明属于废水处理领域，更具体地，涉及一种炭材料固载的钯催化剂、其制备方法和应用。将生物质材料和钯盐溶液混合，调节pH至碱性，混合后进行水热反应得到水热反应产物；然后将所述水热反应产物进行固液分离，得到固相，将所述固相干燥后进行热处理，得到所述炭固载的钯催化剂；相应获得了一种比表面积大、接触效率高、反应活性高的炭材料固载的钯催化剂，由此解决现有的高级氧化技术使用的钯催化剂成本较高、反应位点较少、氧化剂接触效率低、反应效率低、催化剂难以重复使用等技术问题。

技术领域

本发明属于废水处理领域，更具体地，涉及一种炭材料固载的钯催化剂、其制备方法和应用。

背景技术

随着工业、农药化肥及多种石油衍生材料产业的发展，酚类等难降解有机污染物对于水体的污染日益严重。与一般污水相比，这类污水中污染物的含量相对较低，但是难以被大部分污水处理系统处理，其深度处理达标排放问题一直没有得到有效解决。长期饮用含有微量有机污染物的水的民众，患消化道癌症的概率大大上升。目前，国内外几种常用的污水处理工艺，对难降解污染物的处理效果均不理想，如生物法对污染物的去除不彻底，膜法并未从根本上分解清除污染物，生物法、膜法等处理工艺已经很难满足污染物的处理要求。

近年来，高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，AOPs)技术已逐渐应用于有机废水处理领域，其原理是高级氧化过程中产生的强氧化性羟自由基或硫酸根自由基等，可以无选择的氧化分解含有羧基、磺基、硝基等取代基的难降解污染物，无浓缩液产生。但是传统高级氧化技术的主要问题之一是氧化过程的接触效率过低，反应效率有限，同时均相反应体系的使用，催化剂无法重复使用，造成高级氧化技术成本偏高。钯催化剂被广泛认为对过硫酸盐有较好的催化效果，但钯催化剂的搭载一直是一个需要解决的问题。有学者采用Pd负载在粉末状的氧化铝上，但是由于氧化铝粉末粒径较小，反应完的Pd催化剂无法简单回收利用。更重要的是，氧化铝表面致密，采用氧化铝作为载体，成本较高，同时不能对活性钯粒子后续的催化反应提供足够的反应活性位点，效果有限。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种炭材料固载的钯催化剂、其制备方法和应用，其充分结合钯催化剂的特点和应用需求，针对性对钯催化剂搭载载体以及固载方式进行重新设计，相应获得了一种比表面积大、接触效率高、反应活性高的炭材料固载的钯催化剂，由此解决现有的高级氧化技术使用的钯催化剂成本较高、反应位点较少、氧化剂接触效率低、反应效率低、催化剂难以重复使用等技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种炭固载的钯催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将生物质材料和钯盐溶液混合，调节pH至碱性，超声，然后进行水热反应，得到水热反应产物；所述水热反应用于使所述生物质材料发生水热碳化，并使其表面的有机官能团与钯结合；

(2)将所述水热反应产物进行固液分离，得到固相，将所述固相干燥后进行热处理，得到所述炭固载的钯催化剂；所述热处理用于去除所述干燥后的产物中的结合水、提高该产物的比表面积以及提高碳基底与钯的结合力。

优选地，步骤(1)所述生物质材料为松树木屑、玉米芯、椰果壳或秸秆，所述生物质材料的平均粒径为75～280μm。

优选地，步骤(1)所述生物质材料为松树木屑。

优选地，步骤(1)所述生物质材料和钯盐溶液中钯盐的质量比为10：1～1：1，所述水热反应的固液比为1：5～1：10。

优选地，步骤(1)调节pH至8.0～10.5。

优选地，步骤(1)所述混合包括超声分散步骤。

优选地，所述超声分散超声30分钟以上。

优选地，步骤(1)所述水热反应温度为150～250℃，水热反应时间为12～24小时。