[发明专利]一种用于UV/过硫酸盐工艺的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于催化剂技术领域，提供了一种用于UV/过硫酸盐工艺的催化剂及其制备方法和应用。本发明的催化剂包括椰壳活性炭载体和负载在所述椰壳活性炭载体上的活性成分；所述活性成分为零价铜。本发明的催化剂以椰壳活性炭为载体，该载体比表面大，且表面多孔，零价铜能够充分分散在载体上；同时，椰壳活性炭比表面积大，也能够大量吸附物质。在酸性条件下，催化剂中的零价铜Cu⁰转化为Cu⁺，Cu⁺可以活化过硫酸根S₂O₈^2‑产生硫酸根自由基SO₄^‑·，产生的硫酸根自由基SO₄^‑·用于污染物的降解，同时Cu⁺转化为Cu²⁺；当Cu²⁺与S₂O₈^2‑相遇，随即会被还原为Cu⁺。因此，本发明提供的催化剂具有优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，尤其涉及一种用于UV/过硫酸盐工艺的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

UV/过硫酸盐工艺是一种研究较为成熟的高级氧化工艺，能高效处理水环境中难降解有机污染物，在水处理领域具有很好的应用前景。为更大地发挥过硫酸盐的技术优势，进一步提高UV/过硫酸盐工艺处理有机污染物的处理效率及降解速率，选择制备负载零价铜的多孔材料作为催化剂。潘平来等(潘平来,柳忠阳,王晓筠,黄茂开,袁国卿.螯合型高分子铑配合物催化甲醇羰基化反应的机理探讨[J].化学通报,1996(05):33-35.)认为因为除了UV照射外，过渡金属(零价铜)也可以起到活化过硫酸盐生成硫酸根自由基(SO₄^-·)的作用；同过渡金属离子直接激活过硫酸盐的方式相比，零价金属不需要消耗额外的能量，且能更高效的去除目标污染物。与此同时，多孔材料的吸附作用，也能进一步增加目标污染物的去除率。但是，现有技术中负载零价铜的多孔材料主要包括石墨、活性炭、沸石、黏土、多层的碳纳米管和聚合物。上述催化剂虽然具有一定的催化活性，但依然存在催化活性较低的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于UV/过硫酸盐工艺的催化剂及其制备方法和应用。本发明提供的UV/过硫酸盐工艺的催化剂催化活性高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种用于UV/过硫酸盐工艺的催化剂，包括椰壳活性炭载体和负载在所述椰壳活性炭载体上的活性成分；所述活性成分为零价铜。

优选地，所述零价铜的负载量为2.12wt.％。

优选地，所述椰壳活性炭的比表面积为740～820m²/g。

本发明还提供了上述技术方案所述的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

将椰壳活性炭原料进行预处理，得到预处理椰壳活性炭；

将所述预处理椰壳活性炭、可溶性铜源、沉淀剂和水混合，进行沉淀反应，得到催化剂前驱体；

将所述催化剂前驱体在保护气氛下进行焙烧，得到所述催化剂。

优选地，所述椰壳活性炭的粒径为1～3mm。

优选地，所述可溶性铜源包括氯化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或多种；所述沉淀剂为柠檬酸盐。

优选地，所述预处理椰壳活性炭和可溶性铜源中铜离子的用量比为(0.1～0.3)g：(0.3～0.9)mmol；所述沉淀剂与可溶性铜源中铜离子的摩尔比为≥2：1。

优选地，所述焙烧的温度为400～600℃，升温至所述的焙烧的温度的速率为2～8℃/min，所述焙烧的时间为3～9h。