[发明专利]一种处理工业废水催化剂的制备及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于化学催化剂领域，更具体涉及一种处理工业废水催化剂的制备及其使用方法。

背景技术

工业废水的治理和再利用是环境友好生产的一个主要方面。目前广泛使用的工业废水处理技术通常为物理吸附、化学沉淀及微生物分解等常规方法。这些处理方法无法彻底去除废水中的污染物，其处理后的废水也无法再利用。为此，常规工艺处理过的废水必须经过湿式催化氧化、电解氧化、臭氧氧化、光催化、常温催化等工艺进行深度氧化处理，以进一步降低废水中的污染物。然而，这些方法各自存在缺点：湿式催化氧化工艺所需温度较高，耗能大；电解氧化工艺不仅耗能，处理能力也较低；臭氧氧化技术处理能力较强，但成本高；光催化虽然深度处理氧化污染物，但处理能力非常有限；常温催化氧化工艺处理能力较弱，适用对象有限。因而单纯的一种处理工艺往往无法真正满足工业化的需求。在此基础上，人们进一步将这些深度氧化工艺组合起来，以提高处理能力。如，通过紫外光照与臭氧的组合、臭氧与催化剂的组合都可提高臭氧氧化废水污染物的能力。然而，紫外光照与臭氧的组合对臭氧的依赖度很高，需要大量的臭氧才能有效。臭氧与催化剂的组合中，催化剂中活性组分对臭氧具有较高的分解活性，使其产生大量的O^2-，O₂^2-等阴离子活性氧物种而提高臭氧氧化能力。这些活性组分包括Ag₂O，NiO，Fe₂O₃，Co₃O₄，CeO₂，MnO₂，CuO等P型半导体氧化物。P型半导体氧化物的臭氧分解活性较高，其原因可能是反应产生的O^2-，O₂^2-等阴离子氧物种通过库仑力与催化剂表面作用而能在P型半导体上稳定存在，使其电导增加，从而增强了催化剂的反应活性。进一步研究表明，在催化剂中添加K₂O等电子助剂可提高催化剂的臭氧分解活性。然而，催化剂在溶液中的长期使用将引起活性组分及助剂的流失，导致催化剂极易失活而无法实现工业化。因此，如何防止催化剂中活性组分的流失、提高催化剂的活性稳定性是影响臭氧与催化剂组合技术应用于处理工业废水的主要因素。光照作用实际是一个提供电子的过程，因而若能通过光照激发催化剂的活性组分，将有可能使其产生电子而提高活性。即电子助剂的作用可以用合适波长的光照来实现。而对于活性组分的负载，可用特殊的方法使得活性组分与载体中间发生较强的化学作用，减少和避免其流失现象。

发明内容：

本发明提供一种处理工业废水催化剂的制备和使用方法，本发明针对臭氧与催化组合技术中催化剂活性组分与助剂易流失的缺点，通过离子交换方式将活性组分负载在分子筛载体上，以提高活性组分与载体的结合能力；制备方法简单易行，原料来源广泛，并通过光照的给电子作用代替电子助剂以长期有效地提供电子，促进催化剂与臭氧产生活性物种；两者的共同作用将提高催化剂的活性稳定性和使用寿命，进而有助于此类技术的工业化。

本发明的处理工业废水催化剂的制备方法，其特征在于：所述催化剂的制备方法是以分子筛为载体，以离子交换方式将MnO₂、CeO₂、Ag₂O、CuO等P型半导体氧化物中的一种或几种负载在分子筛上，最后通过成型制得含P型半导体氧化物的负载型催化剂。

本发明的处理工业废水催化剂的使用方法，其特征在于：所述催化剂在臭氧和光照共同存在下使用。

本发明的显著优点在于：

(1)一方面，本发明以离子交换方式负载活性组分，提高了活性组分与载体间的结合强度，可减少活性组分的流失；另一方面，本发明利用光照替代催化剂中的电子助剂作用，可避免因电子助剂流失所导致的活性下降。

(2)催化剂先负载活性组分后成型的工艺，可以有效地提高催化剂负载活性组分的能力，而成型催化剂的使用还可减少粉末催化剂使用过程中所带来的催化剂分离和回收问题。

(3)本发明催化剂使用方便，能够长期有效地处理工业废水中的有机污染物。

具体实施方式

本发明是以离子交换的方式在分子筛载体表面负载MnO₂、CeO₂、Ag₂O、CuO等P型半导体氧化物中的一种或几种，通过成型后制得重量含量为0.5～10.0％P型半导体氧化物的负载型催化剂。

本发明的制备步骤如下：