[发明专利]一种复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合催化剂及其制备方法，选取PdC1₂、CuCl₂⋅2H₂O作为催化剂活性组分Pd、Cu的前体物，催化剂载体由两种或两种以上材料以一定比例混合加工制得，催化剂载体材料包括改性硅藻土、SiO₂、MnO₂、石墨烯，还包括复合载体：改性硅藻土‑高岭土、改性硅藻土‑SiO₂、改性硅藻土‑MnO₂。本发明还公开了一种复合催化剂的制备方法。本发明的复合催化剂为负载型催化剂。催化剂负载的活性组分由主催化剂和助催化剂构成。本发明中的催化剂活性组分通过在催化剂的催化作用下，水体中的硝酸根与还原性铁单质发生反应被转化为N₂，从而达到有效脱氮的目的。

技术领域

本发明属于环境工程中污水处理技术领域，涉及一种复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工农业的发展，水体中硝态氮(NO₃^-)污染已成为亟待解决的环境问题。污水中硝态氮的过量排放可直接造成水体的富营养化及水质的下降，污染破坏生态环境，从而对人类的生产生活造成极大的影响。另外，据资料显示，由于高含氮量污水的排放，一定程度上导致的地下水硝酸盐污染已愈发严重，相当多地区硝酸盐含量甚至已严重超标。因此，含氮污水排放至地表水体前先要进入城市污水处理厂进行处理而后排放。而实际中，受到污水水质及处理工艺的限制，其脱氮效果不理想，出水硝态氮含量往往较高，而导致不能达标排放。因此，采用何种技术有效降低污水厂出水硝态氮以减少氮素污染成为迫在眉睫的难题之一。

目前，去除水体中硝态氮的常用技术包括：物理化学法、生物法及化学法。物理化学法主要通过选择性吸附及膜的选择透过性等作用去除水体中的硝态氮。其缺点在于不能彻底去除水体中的硝态氮，只是发生了污染物的转移或浓缩；生化法是目前应用较多的一种脱氮技术。虽然其去除效果较好，但存在着抗冲击负荷低、受水质影响较大、工艺复杂等缺点；化学法包括活泼金属还原法和催化还原法。活泼金属还原法利用活泼金属(如Fe⁰)还原去除水体中的硝态氮。其缺点在于反应的副产物以氨氮为主，需进行二次处理；而催化还原法则主要以氢气或有机酸等(如HCOOH等)为还原剂，在催化剂的作用下，催化还原去除硝态氮。其缺点在于对操作条件较高(氢气进气量、操作压强等)、有机酸则分解不完全，易造成二次污染等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合催化剂及其制备方法。该催化剂为负载型催化剂，由催化活性组分和载体构成。催化剂负载的活性组分由主催化剂和助催化剂构成。载体是由两种或两种以上材料以一定比例混合加工制得，载体可选用化学性质稳定、吸附性能良好、比表面积较大的新型材料(如石墨烯等)或其改性材料(如改性硅藻土等)。本发明中的催化剂活性组分：主催化剂为Pd，助催化剂为Cu，通过在催化剂的催化作用下，水体中的硝酸根与还原性铁单质(Fe⁰)发生反应被转化为N₂，从而达到有效脱氮的目的。

其具体技术方案为：

一种复合催化剂，选取PdC1₂、CuCl₂·2H₂O作为催化剂活性组分Pd、Cu的前体物，催化剂载体由两种或两种以上材料以一定比例混合加工制得，催化剂载体材料包括改性硅藻土、SiO₂、MnO₂、石墨烯等新型材料，还包括多种复合载体：改性硅藻土-高岭土、改性硅藻土-SiO₂、改性硅藻土-MnO₂等。

进一步，催化剂活性组分中，Pd：Cu质量比为2:1～4:1(Pd所占催化剂质量分数为5％)、催化剂载体载体与活性组分质量比为24:1～11.5:1。

再进一步，石墨烯与改性硅藻土质量比为1:1～3:1。