[发明专利]一种用于电离辐射污水处理的复合催化剂及其制备方法和处理工艺

说明书

一种用于电离辐射污水处理的复合催化剂及其制备方法和处理工艺，涉及污水处理。采用化学沉淀法制备含有Mn、Co、Ni和Ce四种元素的复合金属氧化物的多元金属催化剂；将海藻酸钠与多元金属催化剂进行混合后，加入含有含钙的化合物，形成固体催化剂凝胶球。有机污水处理包括粗滤单元、电离辐射+协同催化剂、生化处理和最后物理分离，处理后的污水达标排放。电离辐照催化单元包括有机污水进行电离辐照和有机污水与催化剂接触。负载型多元金属催化剂通过提升电子束辐照单元对有机污染物的降解效果，可显著提高整体工艺处理能力。利用过渡金属和稀土元素产生协同效应，相比于单种或其它组合的金属元素，大幅提升电子束辐照污水处理效果。

技术领域

本发明涉及污水处理，尤其是涉及提升污水中高分子有机污染物降解效果的一种用于电离辐射污水处理的复合催化剂及其制备方法和处理工艺。

背景技术

煤化工、印染行业、垃圾填埋与处理等行业中存在大量包含高浓度、难降解的高分子有机物的污水。随着环保政策的实施和监管的日益趋严，对难降解污水进行深度处理达到环境排放标准成为行业内的重要需求。目前，行业内常用的膜过滤方法，将污水进行膜分离之后，40％～60％清水达标排放，而剩余污染物富集形成的浓水，难以获得有效的处理排放。而且，针对高COD的工业污水，运行过程中膜系统维护运行费用逐年上升，膜处理系统使用寿命大幅低于设计值，投资和运行成本很高。

另一方面，以芬顿、臭氧催化氧化和生化处理为代表的传统工艺，存在显著的技术瓶颈： 1、大部分长链污染有机物难以通过污水生化工艺达到降解目标；2、长链有机污染物无法作为污水生化过程微生物的营养物质，需要投加大量碳源才能维持生化系统运行；3、单级芬顿、臭氧催化氧化对大部分长链污染有机物处理效率低，为了达到处理目标，需要搭建多级处理单元，导致污水处理工艺存在流程冗长、处理成本高、操作复杂、稳定性差等缺点；4、芬顿、臭氧催化氧化工艺处理过程，需要通过添加大量化学药剂，处理过程产生大量危废污泥，增加了处理成本的同时，也增加了环境隐患风险；5、芬顿、臭氧催化氧化工艺过程大量使用溶解态氧化剂等，增加了污水中的盐度和其他有毒有害组分，导致该工艺单元只能作为末端处理单元，而且在对有盐度要求的排放环境中难以达到排放标准。因此，行业内急需一种能够简单高效低成本处理有机污染物的技术改进。

目前工业上的电离辐照污水处理的技术应用较少，电离辐照过程添加的助剂都是消耗性的试剂，包括双氧水、次氯酸盐和硫代硫酸盐等。其中专门针对降解高分子有机污染物的电离辐照配合多元金属负载的海藻酸钠催化剂的方法还未报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述技术问题，提供可以提升电离辐射处理工业污水工艺对有机污染物的降解效果的一种用于电离辐射污水处理的复合催化剂及其制备方法和处理工艺。通过将催化剂与电离辐照相互配合，能够有效地降解高分子有机化合物，尤其是针对高浓度有机化合物、难降解、长链的高分子有机物具有很好的降解效果；可以部分或整体替代芬顿、臭氧等氧化工艺，具有经济性好且无新增危废和盐度风险等优点。

一种用于电离辐射污水处理的复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)采用化学沉淀法制备出过渡元素或者稀土掺杂的多元复合金属氧化物前驱体，洗涤、过滤、干燥后经高温处理即可得到多元金属催化剂；

在步骤1)中，所述共沉淀的方法可以按照本领域常规的方式进行操作，例如：在水溶液中，将所述多种金属元素的可溶性盐与碱性沉淀剂反应，使金属离子以氢氧化物沉淀物的形式共同沉淀成固体；所述共沉淀生成的沉淀物的阴离子成分没有特别的限定，包括但不限于[OH]、[CO₃]、[SO₄]等；由于它们在生成本发明的多元金属催化剂材料时，在氧化反应下经常会产生近似的氧化物产品；所述高温处理包括本领域常规的热处理方式，如焙烧、烧结等。

2)将海藻酸钠与多元金属催化剂进行混合后，加入含有含钙的化合物，形成固体催化剂凝胶球，即所述用于电离辐射污水处理的复合催化剂。