[发明专利]一种催化湿式氧化催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理与材料制备技术领域，具体地说是涉及一种应用于湿式催化氧化处理高浓度有机废水的复合金属氧化物催化剂的制备方法。

背景技术

随着现代工业的发展，大量的难分解有机物不断的进入水体，严重阻碍了相关工业的发展，影响了人类生存的环境，使世界可利用的淡水资源数量持续下降。废水的处理问题已经成为当今最受关注的问题之一。水中污染物的去除也已经成为重要的研究领域。化工和石油行业产生剧毒的有机物种类繁多，其中含酚废水来源广、危害大，对于此类废水的处理，目前国内外研究较多的有湿空气氧化技术(WAO)、湿式催化氧化技术(CWO)、超临界水氧化技术(SCWO)等。其中催化湿式氧化技术和其他污水处理技术相比，是一种高效的新型处理技术，可以有效地处理高浓度、难降解的工业废水，如焦化，印染，农药，石油化工以及造纸等工业生产中产生的废水。过渡金属化合物，尤其是铜基催化剂是目前最常见、最经济的催化剂，在催化湿式氧化反应中具有较高的催化活性。然而，过渡金属氧化物活性组分在反应过程中的溶出和热处理过程中容易导致的催化剂失活，成为该体系亟待解决的问题。选择合适的催化剂配方及制备方法是解决上述问题最直接的途径。

现有的铜基湿式氧化经常与其它金属组分配合，并主要采用共沉淀法或溶胶-凝胶法制备，其使用性能，特别是稳定性能需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效的湿式氧化催化剂的制备方法，用于制备高浓度有机废水湿式催化氧化。该技术可以提高催化剂各金属组分的高度均匀分散，提高催化剂的性能，特别是稳定性。

本发明催化湿式氧化催化剂的制备方法包括如下内容：

一种催化湿式氧化催化剂的制备方法，包括如下过程：

(1)配置盐溶液，称取可溶性铜盐、铈盐和铝盐溶液，以及可溶性锌盐溶液；

(2)配置碳酸钠溶液；

(3)将步骤(2)中碳酸钠溶液在搅拌的条件下加到步骤(1)制备的铜-铈-铝混合盐溶液中，直到体系的pH稳定在7.5～8.5，并继续搅拌0.5～4h；

(4)然后加入碳酸钠溶液使反应体系pH值提高0～1.5个单位，并保持该pH值条件下将可溶性锌盐溶液加入到该反应体系中；静置2～24h后过滤得到沉淀物；

(5)将步骤(4)得到的沉淀物水洗至中性，在80～120℃下烘干，得到催化剂前体；

(6)将步骤(5)得到的催化剂前体成型，经过焙烧得到最终催化剂。

本发明方法中，步骤(3)的体系pH稳定为8。

本发明方法中，步骤(4)加入碳酸钠溶液使反应体系pH值提高0.5～1个单位。

本发明方法中，制备的催化剂为Cu-Zn-Ce-Al复合氧化物催化剂，四种金属元素的摩尔配比为Cu∶Zn∶Ce∶Al＝(1.0～3.0)∶1∶(0.1～0.6)∶(2.0～20.0)。

本发明方法中，配制溶液的摩尔浓度为0.05～3mol/L。

本发明方法中，步骤(3)和步骤(4)在20～80℃下操作。

本发明方法中，步骤(3)和步骤(4)在50～70℃下操作。

本发明方法中，可溶性盐为硝酸盐、硫酸盐或磷酸盐，优选为硝酸盐或硫酸盐。

本发明方法中，烧烧温度为250～550℃，焙烧时间为1～5h。

本发明方法中，优选的烧烧温度为400～500℃，优选的焙烧时间为2～4h。

本发明制备的催化剂为Cu-Zn-Ce-Al复合氧化物催化剂，一般认为Cu是活性组分，Al是载体组分，Zn和Ce为助剂组分。针对不同处理对象的污染物种类及浓度不同，可以调节活性组分和助剂组分在催化剂中的含量。例如污染物浓度较低时，活性组分和助剂组分含量可相对较低，反之需较高；或污染物结构稳定较难氧化时，活性组分和助剂组分含量可相对较高，反之需较低。本发明方法制备的催化剂，具有活性高，废水催化湿式氧化反应所需的反应温度低；通过制备过程中不同过程和条件的调整，使催化剂具有更好的稳定性，活性组分溶出量明显降低，催化剂使用寿命长，重复使用性能好。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。

实施例中，可溶性盐溶剂为硝酸盐溶液，溶液浓度为0.5mol/L，沉淀反应温度为60℃，干燥条件为在120℃下干燥12h，焙烧条件为在400℃焙烧2h。

比较例1