[发明专利]一种纤维乙醇废水处理催化剂及制备方法和废水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维乙醇废水处理的催化剂及制备方法和应用，特别纤维乙醇废水催化湿式氧化处理催化剂及制备方法和应用。

背景技术

纤维乙醇以秸秆、农作物等纤维为原料，通过预处理发酵生产制得。由于纤维乙醇生产过程复杂，生产用水和排水量都很高，而且过程中产生的废水是一种高浓度、高悬浮物、高盐含量的有机废水，一般呈酸性，是乙醇行业最主要的污染源。因此，纤维乙醇废水的处理已经成为限制纤维乙醇大规模生产的一个关键因素。

目前，有机废水的处理方法主要有生物法，富集燃烧法和湿式氧化法。对于高浓度的纤维乙醇废水，生物法普遍存在的问题是需要将废水稀释到一个较低的浓度才能进行处理，活性污泥法要进一步处理污泥，增加了成本投资，而厌氧法中的菌类对温度等条件变化敏感，很难控制。

据分析，生产一吨乙醇将产生25吨左右的废水，采用富集燃烧法消耗的燃料成本相当惊人，而且燃烧的废气产生二次污染，需进一步处理。在处理高浓度难降解有机废水的技术中，较为先进的是湿式氧化技术，该技术设备占地小，二次污染少，但是需要在较高的温度和压力下操作，近些年来研究人员通过向反应体系中添加适量的催化剂，降低了反应活化能，使催化湿式氧化工艺条件趋于温和，加快了反应速度，降低了投资成本。该技术的核心是高活性和稳定性的催化剂的研制。

CN1292304A公开的“用于湿式氧化中的稀土基负载型催化剂及其制备方法”，提供一种用于催化湿式氧化的Ti-Ce-Bi非贵金属催化剂及其制备方法，以降低催化剂成本，但是该催化剂要求的反应温度较高，在乙酸模型反应230℃下一小时后乙酸去除率达到96%。

CN1358567A公开的“一种用于催化湿式氧化处理工业废水的铜基催化剂及其制备方法”，提供一种适用于催化湿式氧化处理工业废水的铜基催化剂，由Cu和Zn、Mg或Ni和Cr、Al或Fe及稀土金属的氧化物组成，不含贵金属，重点在于催化剂中重金属铜不易流失，在针对某些废水一定条件下反应2小时后，Cu的流失浓度很低。但是该催化剂制备过程复杂，不利于大规模工业应用。

CN1498860A公开的“一种催化湿式氧化处理感光胶废水用催化剂及其应用”，采用具有极高催化活性的贵金属及稀土金属催化剂，应用催化湿式氧化技术对感光胶废水进行处理。该催化剂的贵金属含量高，催化剂成本高，选取的反应温度和压力都比较高，温度250~270℃，压力5.0~7.0MPa，这样大大提高了对反应装置的要求和投资成本。

CN1524613A公开的“以碳材料为载体的高活性湿式氧化催化剂及其制备方法”，提供一种活性高贵金属含量低并以碳材料为载体的湿式氧化催化剂，贵金属用量为0.25~0.5wt%，其余为碳。在反应温度为250~280℃，初始压力4.3MPa时，COD去除率最高达到91.3%。但是反应温度和压力较高，而且碳材料催化剂制备过程比较复杂，不利于催化剂的工业化应用。

CN1669643A公开的“催化湿式氧化工艺中稀土复合氧化物催化剂及其制备方法”，提供了一种固体粉末状的ZrO₂和CeO₂的复合氧化物催化剂及其制备方法，该催化剂对于含高浓度难降解的小分子有机废水有良好的活性，金属离子溶出量很小，但是该催化剂在230℃，总压为5MPa时，COD去除率达到87%，反应温度和压力较高，投资成本大，而且粉末状催化剂不利于工业化应用。

CN101185887A公开的“用于湿式氧化工艺的催化剂及其制备方法”，提出一种γ-Al₂O₃负载稀土金属氧化物和过渡金属元素的负载型湿式氧化催化剂，大大降低了催化剂成本。该催化剂对苯酚废水有很好的处理效果，但是对纤维乙醇废水没有催化活性。

CN1672786A公开的“稀土二氧化铈负载型湿式氧化催化剂及其制备方法”，提出一种处理难降解有机酸等有机物活性和稳定性高的MO_x/CeO₂催化剂及其制备方法，该催化剂能够降低湿式氧化反应条件，提高转化速率。但是其贵金属负载量为1~3wt%，很难降低催化剂成本。