[发明专利]一种臭氧催化氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种臭氧催化氧化催化剂及其制备方法，所述催化剂包括活性组分、助剂和载体，所述活性组分为Mn、Ni、Fe、V、Cu、Co中的一种或几种，助剂为Ti、Zn或Ce中的一种或几种，载体为石油焦基活性炭。所述制备方法为（1）预处理石油焦；（2）将所得石油焦、含助剂组分化合物及活化剂混合均匀后进行活化；（3）活化后所得样品洗涤、干燥后与含活性金属化合物及活化剂混合，混合均匀后进行活化；（4）所得样品洗涤，洗涤后得到的样品用双氧水溶液进行处理，干燥后得到催化剂。采用本发明方法制备的催化剂活性组分高度分散在载体中，催化剂的活性和稳定性大幅提高。

技术领域

本发明属于化工领域，涉及一种催化材料及其制备方法，特别是涉及一种用于处理废水的负载金属的活性炭催化剂及其制备方法。

背景技术

含酚废水广泛来源于石油化工、合成纤维、医药等行业，是一类毒性高且难以生物降解的有机废水，传统的生化法存在处理时间长、处理效率低等缺点，难以满足企业生产的需求。在含酚废水的处理方法中，吸附、催化氧化等处理方法已有大量报道。随着全球性环保法规的日益严格，污水达标排放的控制指标要求越来越高，在此形式下，废水催化氧化处理方法已越来越得到人们的重视和采用，如高浓度污水的催化湿式氧化、电解催化氧化、光催化氧化、高级氧化等。在废水催化氧化过程中，制备具有高活性组分、高强度、高稳定性的催化剂无疑成为废水催化氧化技术应用的关键。

废水催化氧化的催化剂主要分为均相催化剂和多相固体催化剂两类。

均相催化剂主要包括以产生含氧自由基的Fenton 试剂、Fe³⁺、Cu²⁺、钴和锰等金属离子等，借助于这些均相催化剂的作用，废水中的有机组分、硫化物、氨氮等被空气、氧气、臭氧、过氧化氢等氧化介质分别氧化成低分子酸( 或低分子醇、二氧化碳等)、硫酸盐或硫代硫酸盐、氮气等，使废水达到脱碳、脱硫和脱氮的处理目的。采用均相催化氧化，由于金属活性组分在废水中能够充分溶解和分散，一般可达到较为稳定的废水处理效果，但存在着药剂耗量大、运行费用高、金属流失和二次污染等严重问题，致使其应用受到较大的限制。

多相固体催化剂主要是以活性炭、分子筛、氧化铝、二氧化钛等为载体，以碱金属、碱土金属、过渡金属或Pt、Pd 贵金属中的一种或几种做活性组分构成的催化剂。由于活性炭来源广泛、比表面积大、对有机组分和硫化物等具有较高的吸附能力等特性，因此目前用于废水处理的多相固体催化剂大多选用活性炭作为载体。而对应负载活性金属的催化剂制备主要采用浸渍或喷浸法，即将含活性金属的盐或氧化物溶于水或有机溶剂中，形成均匀的溶液或胶体，将洗涤处理后的活性炭载体浸入其中或直接向活性炭载体上进行喷浸，再经静置、干燥、高温灼烧、冷却、洗涤、干燥等过程制成催化剂产品。

CN1919452A公开了一种活性炭载氧化铁催化剂及其制备方法，该催化剂适用于含酚污水和焦化废水处理。它是以三氯化铁和活性炭为原料，将氧化铁载到活性炭上，于110～120℃干燥6h，260～270℃固化12h，制得活性炭载氧化铁催化剂。用该催化剂处理苯酚溶液，其CODcr值由1190mg/L降至70.1mg/L，去除率达94%。该催化剂的制备方法简便、价格低廉、稳定性好、催化活性高，有效地去除有机污染物，催化反应能在室温条件下进行，不需加热。直接处理污水时，不需加H₂O₂或通O₂，方法简单，成本低廉。

CN104084189B公开了一种负载纳米金属颗粒的活性炭催化剂及其制备方法和应用。所述负载纳米金属颗粒的活性炭催化剂的制备方法为：将硝酸盐的水溶液在表面活性剂和分散剂的作用下分散均匀，然后加入中和剂生成溶胶液体，将活性炭加入到上述溶胶液体中吸附后干燥，然后在高温炉中，在300～500℃温度下焙烧处理1～4h。该发明的催化剂用于催化臭氧深度处理经过二级生化处理后的硫酸盐木浆漂白中段废水( CODcr为100～140mg/L，色度为400～450mg/L )时，CODcr去除率在60%以上，色度去除率达到95%以上。