[发明专利]一种固载化非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种固载化非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用，制备方法为：将118.0～122.0g/L的Al(NO₃)₃·9H₂O、9.0～11.0g/L的Mn(NO₃)₂·4H₂O和7.0～9.0g/L的Co(NO₃)₂·6H₂O加入水中，形成浸渍液；将直径为0.5～1mm的氧化铝球在所述浸渍液中浸渍2～3h，得到产物A；将所述产物A于NH₄HCO₃溶液中浸泡2～3h后，再于KNO₃溶液中浸泡2～3h，随后静置陈化12～16h，得到产物B；清洗所述产物B表面的杂质，冷却至室温后再次洗涤，烘干后得到产物C；将所述产物C煅烧4～5h，冷却后得到固载化非均相芬顿催化剂。本发明的催化剂能在固化床反应器中性条件下连续运行，始终保持良好的催化性能与稳定性，显著提高制药废水等重污染行业废水的可生化性，在难降解废水预处理领域具有极大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种固载化非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，我国制药等行业的迅速发展带来了严重的药物等难降解污染物排放问题，将造成巨大的健康风险，合成制药废水处理已经成为公众日益关注的问题。合成制药企业产品种类繁多、原料组分复杂，多采用序批式生产方式，导致其排放废水水质水量波动大、有机物浓度高、毒性难降解物质含量高，可生化性差，研发高效稳定的合成制药废水预处理技术意义重大。

芬顿氧化作为最常见的高级氧化技术，其氧化效率高、工艺简单，显著降低废水毒性、提高可生化性，已广泛应用于合成制药废水预处理技术中。由于传统均相芬顿反应存在H₂O₂利用率低、pH适用范围窄、产生铁泥造成二次污染等缺陷，逐渐被非均相芬顿反应取代。相比经典均相芬顿体系中H₂O₂主要与溶液中金属离子发生一系列链反应，非均相类芬顿催化体系将自由的金属离子固相化，通过固体催化剂表面活性中心氧化还原反应驱动界面电子迁移，诱发吸附在催化剂表面的H₂O₂分解产生·OH和HO₂·/O₂-·等活性自由基，高效氧化分解难降解有机污染物。非均相芬顿具有pH响应范围较宽、易固液分离、可循环利用等优点，但由于催化剂与反应溶液间固液两相的传质阻力，使得催化活性大大降低，金属物种的高价态还原为低价态仍是整个循环反应的速控步；传质吸附过程与催化剂粒径、内部结构、活性中心以及表面特性等有关，高表面积的粉末状催化剂却具有难以回收的问题；pH适应范围与稳定性仍有待进一步突破。这一系列问题严重限制了非均相芬顿催化剂的实际应用。

因此，研发高催化活性、宽pH响应范围、高稳定性且利于回收的催化剂是推广非均相芬顿催化剂实际应用的关键，对难降解废水的处理将有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种固载化非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用。本发明的催化剂为钾掺杂铝锰钴复合金属氧化物固载氧化铝球，具有高催化活性、宽pH响应范围、高稳定性且利于回收。

本发明所采用的具体技术方案如下：