[发明专利]一种碳基催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳基催化剂及其制备方法，催化剂由以下各原料组份制成：按照质量分数计的如下成分：60‑80％的碳粉、1‑3％的铁粉、0.5—2％的氧化铜、0.2‑1％的三氧化二钴和0.3‑1％的一氧化锰；按照质量体积分数计的如下成分：8‑12％的氯化铁溶液和5‑8％的硝酸镍溶液。本发明公开的催化剂，含有多种金属催化剂，能够催化水中的溶解氧、臭氧、双氧水和过硫酸盐等氧化剂，产生多种活性态氧、羟基自由基和硫酸根自由基等，能够高效降解水中的有机物。

技术领域

本发明涉及处理废水的催化剂技术领域，更具体涉及一种碳基催化剂及其制备方法。

背景技术

臭氧是一种强氧化剂，常见应用于水处理，主要应用与水的杀菌、消毒、去除色度等功能，被社会所广泛接受并大范围工业化应用。由于臭氧的水溶性很差，应用于废水处理的利用率就比较差，大部分臭氧在未得到充分的利用时就直接排放到尾气破坏器中。

为了提高臭氧的利用率，人们开始采取尽可能缩小臭氧气泡来提高与水的接触面积，通过大的比表面积进而提高臭氧利用率。微孔曝气、微气泡、微纳米气泡等形式，但气泡的极限决定提高利用率需进一步改进。

臭氧催化剂的发现与引入在微气泡基础上大幅度提高了臭氧利用率与臭氧的有机物矿化能力。当前常见的臭氧催化剂按基体区分可分为：陶基、铝基、碳基和复合载体。最早期的臭氧催化剂采取的是铝基载体，但由于三氧化二铝本身的强度差问题，造成基体的磨损损耗较大，物理结合对催化组分的固化作用力差，催化组分易流失，加上三氧化二铝在酸性条件下的自溶解效应加快，造成催化剂的寿命较短，逐渐被市场所淘汰。后来引入了陶粒作为臭氧催化剂的载体，虽然表面强度增加了，但催化剂本身缺乏吸附作用，纯粹靠臭氧、有机物与催化剂表面的几率碰撞来实现催化作用，效率整体不高，也成为陶基催化剂的应用缺陷。且铝基和陶基催化剂仅仅是简单的物理组合，无法实现表面修饰和负载的化学组合，催化效率低，使用寿命都比较短。

因此，亟需一种新的碳基催化剂及其制备方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种碳基催化剂及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种碳基催化剂，由以下各原料组份制成：

按照质量分数计的如下成分：60-80％的碳粉、1-3％的铁粉、0.5—2％的氧化铜、0.2-1％的三氧化二钴和0.3-1％的一氧化锰；

按照质量体积分数计的如下成分：8-12％的氯化铁溶液和5-8％的硝酸镍溶液。

另一方面，本发明还提供了上述碳基催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

S1、按照配比配置氯化铁溶液和硝酸镍溶液，然后按照1:1的比例混合均匀；

S2、将碳粉放入S1的混合溶液中，在30-50℃的恒温箱中浸泡12-72h；

S3、使用真空抽滤机将浸泡好的碳粉与溶液过滤分离，并将碳粉放入60-120℃的烘箱中，直至水份烘干；

S4、将烘干后的碳粉按照配比与铁粉、氧化铜、一氧化锰、三氧化二钴投入到混合机内，充分混合，得混合物一；

S5、将混合物一投入到制粒机中，由制粒机制成直径2-8mm的短小柱状的颗粒物；

S6、将颗粒物放入到60-150℃的烘箱内，烘烤40-120min后得混合物二；

S7、将混合物二放入真空焙烧炉内，500-900℃下焙烧2-8h；取出并冷却至室温，即得碳基催化剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明公开的催化剂，含有多种金属催化剂，能够催化水中的溶解氧、臭氧、双氧水和过硫酸盐等氧化剂，产生多种活性态氧、羟基自由基和硫酸根自由基等，能够高效降解水中的有机物；