[发明专利]一种湿式氧化催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种湿式氧化催化剂及其制备方法和应用。湿式氧化催化剂，包括氧化物载体和金属活性组分，所述金属活性组分以离子形式嵌入所述氧化物载体中；所述氧化物载体包括氧化铝、氧化钛、氧化铈、氧化锆、稀土氧化物中的一种或多种，所述金属活性组分包括过渡金属中的一种或多种。湿式氧化催化剂的制备方法，包括：将包括、前驱体、有机燃料和溶剂在内的原料混合，加热、燃烧；所述前驱体包括氧化物载体前驱体和金属活性组分前驱体。湿式氧化催化剂的应用，用于工业废水的处理。本申请提供的湿式氧化催化剂具有高分散、抗腐蚀和流失率低的优点，其制备方法工艺简单、过程快捷、易操作，使用其处理工业废水，对于有机污染物的降解效果好。

技术领域

本发明涉及工业废水的处理领域，尤其涉及一种湿式氧化催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球工业化的深入发展，水生态面临着严峻的考验。现代工业的众多产业如制药、纺织、化工、石化等生产过程会产生大量有毒且难以降解的有机废水，如不进行进一步处理而直接排放，将会对生态环境造成严重的破坏。

高级氧化技术是近年来新兴的一种专门用于处理有毒、难降解的工业废水的有效方法，主要包括芬顿、光电芬顿、湿式氧化、臭氧氧化、过氧化氢氧化以及光催化氧化等。相比于其他高级氧化过程，湿式氧化(WAO)是一种对环境友好、无二次污染的绿色过程，该方法可以处理COD为10-100g/L的工业废水，采用氧气为氧化剂，通常在125-325℃、0.5-15MPa下将水中有机物降解或者完全矿化，WAO过程不产生NOx、SO₂、HCl、二噁英、呋喃、固体颗粒物等二次污染物。

但是WAO通常需要较高的温度和压力，运行能耗较高，同时对设备也提出了较为苛刻的要求，因此人们通过在反应过程中加入多相催化剂来缓和反应条件，从而降低设备投资和运行成本。

过渡金属尤其是贵金属如Pt、Pd、Ru、Rh等因其较高的活性和化学稳定性成为湿式氧化催化剂活性组分的首选。在已有的文献和专利报道中，绝大多数的湿式氧化催化剂的制备方法是将贵金属负载在载体的表面或者孔道内部，常见的载体有CeO₂、SiO₂、Al₂O₃、ZrO₂、TiO₂、活性炭、碳纳米管或者其中的几种组合。专利CN105597740A公开了一种通过浸渍法制备TiO₂负载贵金属催化剂的制备方法，该方法可以有效地解决CN1084496A、CN1121322A中所公开的催化剂强度不足的问题，但仍然存在制备过程耗时较长以及能耗高的缺点。因为对于负载型贵金属催化剂，由于WAO过程中产生大量的小分子有机酸，表面的贵金属纳米颗粒会随着反应时间不断地流失，从而导致催化剂失活。此外，聚集的纳米颗粒同时会导致贵金属的利用率降低，增加了废水的处理成本。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种湿式氧化催化剂，解决了现有催化剂流失率高、有效成分利用率低的问题。

本发明的第二目的在于提供一种湿式氧化催化剂的制备方法，其工艺简单、制备过程快捷，克服了现有催化剂制备过程耗时长、能耗高的缺点。

本发明的第三目的在于提供一种湿式氧化催化剂的应用，应用于工业废水的处理领域，降解效果好。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种湿式氧化催化剂，包括氧化物载体和金属活性组分，所述金属活性组分以离子形式嵌入所述氧化物载体中；

优选地，所述氧化物载体包括氧化铝、氧化钛、氧化锆、稀土氧化物中的一种或多种，所述金属活性组分包括过渡金属中的一种或多种。

过渡金属离子嵌入氧化物载体的晶格中，增强了金属和载体之间的相互作用，减少金属活性组分在酸性条件下的流失，提高了催化剂的稳定性和有效成分的利用率。