[发明专利]水处理催化氧化用催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理催化氧化用催化剂，尤其是关于以Fe₃O₄为主活性成份的催化剂。

背景技术

催化氧化法处理难降解有机废水，是近年来发展起来的一种水处理高级氧化技术，基础在于运用氧化剂和催化剂的作用，在反应中产生活性极强的自由基(如HO·)，再通过自由基与有机化合物之间的加合、取代、电子转移、断键等，使水体中的大分子难降解有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接降解成为CO₂和H₂O，接近完全矿化，可以大幅度去除废水中的COD、BOD5、SS等。通常催化氧化法所用催化剂以Cu氧化物为主活性成分，按一定的比例配以其它成份，组成多组分催化剂。如中国专利200510026669.9公开的三相催化氧化处理废水复合型催化剂，由重量配比为：硝酸铈1-2％；硝酸铜7-10％；硝酸锰18-21％；硝酸镍0.5-1％；硝酸钴0.4-0.7％；自来水65-72％组成。然而为提高催化活性，催化氧化通常要求进水为弱酸性，而氧化铜遇酸反应会生成可溶性盐而流失，造成催化剂寿命缩短，催化剂寿命最多只能使用5-6个月。

中国专利200510011496.3公开的多相催化氧化处理污水用催化剂，以铁Fe为基本活性组分，锌Zn、铜Cu、钴Co或锰Mn中的一种为辅助活性组分。此催化剂中Fe元素采用Fe₂O₃，并占催化剂量的60～90％。中国专利200410020409.6公开的氧化处理有机废水Fe₂O₃/Al₂O₃催化剂，活性组分为Fe₂O₃，担载量为3％～5％，载体是平均直径Φ为1～7mm的球形活性Al₂O₃。同样以Fe₂O₃为主活性组分，在弱酸性条件下也会反应生成可溶性盐而流失，影响催化剂寿命。因而催化剂的流失是催化氧化法中一直无法解决的问题。

再就是，上述CuO、Fe₂O₃为主活性成份的催化剂，只能与特定的氧化剂配合使用，因而对处理废水具有较强的选择性，广谱性较差，并且要求废水成份不能太复杂，废水水质不能有太大的波动。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种使用寿命长，催化性能稳定，能与多种氧化剂配合使用的水处理催化氧化用催化剂。

本发明目的实现，主要改进是：催化剂采用Fe₃O₄作主活性成份，以Mn、Ni、Ce的氧化物为辅催化成分，克服了催化剂易在弱酸性处理环境中易流失，及对氧化剂选择性强的缺点，实现本发明目的。具体说，本发明水处理催化氧化用催化剂，包括在催化剂载体上担载催化活性组分，其特征在于催化活性组份由10～100wt％的Fe₃O₄主催化成分，和Mn、Ni、Ce氧化物各0～30wt％为辅催化成分组成。

本发明中催化剂载体，与通常催化剂载体相同，可以是活性碳、活性氧化铝球、分子筛等多孔性材料载体。

主催化成分Fe₃O₄既具有强的催化活性，而在弱酸条件下又不易与酸反应而流失，从而延长了使用寿命。

Mn、Ni、Ce氧化物，作为助催化剂，与Fe₃O₄有较好的协同作用，可以提高催化剂的活性，并且Ce还具有固定铁不易流失作用。

本发明中催化活性成份，以氧化物的形式存在，氧化物的提供一种较好是以其硝酸盐作为原料，在催化剂制作过程中，硝酸盐容易转化为金属氧化物。

本发明催化剂活性组份，一种优化为Fe₃O₄为40～70wt％；Mn、Ni、Ce氧化物各10～20wt％；一种更好为Fe₃O₄ 50～60wt％；Mn、Ni、Ce氧化物各14～16wt％。