[发明专利]一种用于降解有机废水的镍铝催化剂的增效且循环使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用催化剂对有机废水进行降解时增效的方法，具体是涉及一种用于降解含氯代和/或硝基的有机废水的镍铝催化剂的增效且循环使用方法。

背景技术

氯代有机物、硝基苯等是重要的化工原材料和有机试剂，广泛应用于化工、农药、油漆、建筑等行业。随着这些有机物的大量生产和使用，其扩散导致的污染问题已对人类健康和环境生态构成严重威胁。例如：作为饮用水消毒副产物和农药合成重要前驱物的氯乙酸、常见的有机氯农药（滴滴涕、氯丹、灭蚁灵）以及氯苯、氯酚类化合物都具有显著毒性和“三致作用”（致癌、致畸、致突变）。而《关于持久性有机污染物（POPs）的斯德哥尔摩公约》目前公布的12种受控化学品均为氯代有机化合物。还有生产苯胺染料等的硝基苯，也具有较大的急性毒性、致突变性、生殖毒性。因此，近年来如何有效消除这些有机污染物对人类健康和环境生态的危害，已成为环境污染治理工作的重点。

目前，上述有机污染物的去除技术主要有生物降解、化学氧化或氢解还原法。生物降解法尽管成本较低，但对于有毒难降解的氯代化合物、硝基苯等，其降解时间较长，实际工程效果不理想；化学氧化法（如高温焚烧或湿式氧化法）处置氯代有机污染物时，能耗较高，且易生成毒性更高的副产物，如二恶英；氢化还原法则在较温和的条件下，通过氢原子的还原作用脱除引起有机污染物毒性的杂原子（卤素、氮、硫和磷等），生成易生物降解的碳氢烃类化合物，而该过程仅脱除目标物上的致毒原子，能耗比将污染物彻底矿化的氧化法明显要低。因此，氢化还原法具有无毒性副产物生成，绿色低耗的特征，是一种降解有机污染物简单、高效和极具应用前景的处理技术。

对于氯代有机污染物，近年来，文献报导的加氢脱氯过程主要采用负载型贵金属（钯、铂、铑）催化剂和氢供体（如H₂、甲酸、异丙醇）在气相或液相条件下进行其加氢还原降解。然而，气相加氢脱氯过程易出现HCl中毒、积碳或烧结等原因导致的催化剂失活，维持气相反应所需的高温条件也需要较高的能耗和设备成本。液相条件下使用贵金属催化剂成本高，采用H₂也会增加操作难度和危险性。

目前，国内外一些文献对镍铝合金进行脱氯加氢还原进行了相关研究。

例如文献：A facile method for the dechlorination of mono-and dichlorobiphenyls using Raney Ni–Al alloy in dilute aqueous solutions of alkali hydroxides or alkalimetal carbonates.Tetrahedron,2009,65:2497–2505中采用日本和光纯药工业株式会社（Wako）提供的雷尼镍-铝合金（镍铝重量各占50%）颗粒在强碱性条件下，如溶液中NaOH的质量浓度为5～10%（pH>14），水相反应在90C或60C辅助超声的条件下进行，500mL水相中含942mg的一氯联苯，其在反应8h后被完全脱氯。但，采用镍/铝合金在强碱性条件下进行脱氯，需投加大量碱使pH值大于14，且需高温条件和长时间反应，该文献报导的反应条件苛刻，而且强碱性废水在实际工矿中不常见，反应在加热条件下进行也会增加工程实施的难度，脱氯后的强碱性废水还需进一步处理才能达标排放。

文献：The influence of triethylamine on the hydrodechlorination reactivity of chlorophenols over Raney N i catalyst.Catalysis Communications,2010,12:282–285中提到采用大连通用化工有限公司提供的雷尼镍催化剂（镍质量含量超过90%，铝质量含量小于7%），在80ml溶液中含有6.22mmol的2-氯酚，6.85mmol的NaOH（溶液pH＞13），投加0.2g雷尼镍，反应在40C进行，并按流量10ml min-1通入氢气作为氢源，反应1h可完成2-氯酚的彻底脱氯。由此可见，采用雷尼镍尽管也能实现氯酚的快速脱氯降解，但反应也需强碱性条件下才能进行，对于中性、酸性、弱碱性废水就不再适用，而且过程中通入H₂和需要加热都会增加工艺操作的难度。