[发明专利]一种催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种催化剂及其制备方法和应用，属于光催化剂领域，解决了单一催化剂BiOBr催化效率低的问题。本发明催化剂由碳纳米管和BiOBr组成，其中碳纳米管占该催化剂总质量的2.0％‑20.0％。制备方法包括以下步骤：碳纳米管的预处理；BiOBr的制备；CNT‑BiOBr复合催化剂的制备。本发明催化剂在酚类污染物降解中的应用。本发明将CNT与催化剂BiOBr掺杂复合，一是增大反应速率；二是对决定反应路径具有优良的选择性；三是提高了吸附量，减少了催化剂的使用。本发明采用水解‑分散法制备出了CNT‑BiOBr复合催化剂，工艺设备简单，产率较高。本发明催化剂可以高效地降解酚类。

技术领域

本发明属于光催化剂领域，具体涉及一种催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

酚类化合物作为一类重要的化工基本原料，被应用于各种工业制造中。在煤化工、石油化工、精细化工等行业中会产生大量含酚废水，浓度甚至高达1000～3000mg/L；此外在石油炼制厂、木材防腐厂、页岩炼油厂以及合成酚或用酚作原料的各种工业，如合成纤维、医药、染料、农药、消毒剂、油漆等工业生产过程中都会产生大量的含酚废水。

含酚废水来源广泛、数量大、危害性强，它的排放给环境带来了严重污染，给生物的生长繁殖及人类身体健康带来危害，甚至影响了经济的可持续发展。酚类化合物是一类原型质毒物，属于高毒物质，对一切生物个体都具有毒害作用。

随着人们对酚类化合物危害的认识，含酚废水的处理技术得到不断发展。目前国内外对含酚废水的处理方法主要包括吸附法、萃取法、气提法、膜技术法、化学沉淀法、化学氧化法等。

(1)吸附法

吸附法处理含酚废水的实质是利用具有高比表面积和较强吸附能力的吸附剂将废水中的酚类化合物吸附，再利用蒸汽、碱液或有机溶剂解吸脱附。这种含酚废水处理方法设备简单、操作便利、吸附速度快，被成功应用于废水的处理，但对吸附剂的选择要求苛刻，且只适用于处理较低浓度的含酚废水，对含酚废水的处理效果远达不到国家排放标准，还需二级处理。因此吸附法不适于单独使用处理含酚废水。

(2)萃取法

萃取法的实质是在含酚废水中加入难溶于水的萃取剂，将酚类化合物由水相转移到萃取溶剂相，从而将酚类化合物物质从废水中分离出来。该法对萃取剂的要求苛刻，必须对酚类化合物具有较大的溶解度、良好的化学稳定性和来源方便易于回收等特点。溶剂萃取法对含酚废水的处理具有很好的效果，且设备简单，但操作复杂，并且萃取剂会给环境带来二次污染等缺点。

(3)汽提法

汽提法的实质是对含酚废水进行蒸馏，使挥发酚与水蒸汽形成共沸混合物，利用挥发性酚类化合物在气相和水相中的浓度差将酚从废水中分离出来，从而达到净化水的目的。该法在含酚废水处理过程中不仅操作简单，不会引入二次污染，而且可以回收到高纯度酚。但该法只适用于处理含挥发性、高浓度酚的废水、且酚的去除率一般仅为70％-80％。

(4)膜技术法

膜技术法主要是通过反渗透法和超滤法去除废水中的酚类化合物。该法对含酚废水的处理效果很高、设备简单、成本低。韩卫清等通过液膜法处理邻苯二酚废水去除率高达95％-98％，达到了国家排放标准。但是该法操作非常复杂，需要制乳、破乳等工序。

(5)化学沉淀法

化学沉淀法的实质就是向含酚废水中加入某些化学试剂，使其与废水中的酚类化合物反应生成难溶于水的沉淀物质，从而将酚类化合物从水中分离出来。该法对于高浓度的含酚废水具有很好的处理效果，但在处理过程中需要加入大量化学沉淀剂，不仅给环境带了二次污染而且处理过程中生成的大量沉淀尚无较好的处理方法。

(6)化学氧化法