[发明专利]W元素掺杂氧化铈催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种W元素掺杂氧化铈催化剂及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将钨酸盐和铈盐溶解在水中，将pH调至7～9，得到溶液A，将溶液A于180～200℃加热20～24h，自然冷却至室温20～25℃，用蒸馏水和无水乙醇交替洗涤多次，干燥，得到产物；将所述产物于400～700℃保温3～6h。与纯CeO₂相比，本发明的W元素掺杂CeO₂催化剂是一种高效的非均相电芬顿催化剂，更有利于对含油污水实现高效快速的降解。在以W元素掺杂CeO₂催化剂的非均相电芬顿过程进行90min降解后，COD含量达到了我国石油化工污水排放标准GB 8978—1996《污水综合排放标准》中规定的二级标准。

技术领域

本发明属于电化学方法处理含油污水技术领域，具体来说涉及一种W元素掺杂氧化铈催化剂及其制备方法。

背景技术

随着工业技术的进步，人们对石油产品的应用越来越广泛，但是随之而来的含油污水处理问题也日渐显现，成为亟待解决的环境问题之一。含油污水具有流动性强、渗透性高、黏性大等特性，不仅会使水中含氧量下降，破坏水环境生态平衡，阻碍水生生物的生长繁殖，而且会污染土壤，甚至改变土壤原有性质，造成农作物减产、土壤微生物死亡等现象，另外，含油污水中的一些可挥发的污染物会造成大气污染，影响人类健康。因此，我们急需一种新的方法来快速高效的降解含油污水。

含油污水的处理技术多种多样，如重力机械分离、过滤、絮凝吸附、生化技术等，但都或多或少有一定的局限性。重力机械分离技术在处理较高浓度含油污水方面较为常用，对低浓度含油污水适用性小，另外对设备要求极高；过滤与絮凝吸附技术相关联，是絮凝结束后下一阶段的处理技术，但在处理过程中经常会发生滤料堵塞、新型絮凝剂的开发等问题，且处理后含油量仍然很大；生化技术是最为常见的处理技术，它通过微生物分解含油污水中的有机物来达到净化的作用，但受到油污种类和数量的影响，而且极易产生污泥膨胀。而电芬顿技术是近年来污染物降解的研究热点，它通过产生羟基自由基(·OH)，非选择性地将有机污染物氧化成CO₂、H₂O和盐等，且具有安全性、环境相容性、高能效和多功能性等诸多优点，被广泛应用于抗生素、染料、残留农药、杀虫剂等水中污染物的催化降解过程中，并表现出优异的污染物去除能力。但由于经典芬顿过程中H₂O₂和Fe²⁺的利用率不高、易形成铁泥、运行成本高及其pH的限制等缺点，使得越来越多的人更加倾向于采用非铁型催化剂，如具有多种氧化还原状态的元素(如铬、铈、钴、锰和钌)，可利用电子传递机制通过常规的类芬顿途径直接降解有机污染物。但尽管这些芬顿体系避免了类似铁泥的沉淀，但催化活性都不尽如意，有一定的应用局限性。此外，鲜有电芬顿技术用于含油污水处理的报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种W元素掺杂CeO₂催化剂(W-CeO₂)的制备方法，该W元素掺杂CeO₂催化剂(W-CeO₂)通过水热法合成。

本发明的另一目的是提供上述制备方法获得的W元素掺杂CeO₂催化剂，将W元素掺杂CeO₂催化剂应用在电芬顿领域，克服了经典均相芬顿技术中存在的问题，实现含油污水更高效、更经济的处理。

本发明的另一目的是提供上述W元素掺杂CeO₂催化剂在降解含油污水中的应用，将W元素掺杂CeO₂催化剂均匀分散在含油污水中，以碳毡(CF)为阴极材料，Pt为阳极材料，在室温下通过外加电源及外加氧气对含油污水进行电化学催化降解。

本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。

一种W元素掺杂CeO₂催化剂(W-CeO₂)的制备方法，包括以下步骤：