[发明专利]一种液相还原溴酸根的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种液相催化还原溴酸根为溴离子的催化剂及其制备方法和应用。该催化剂以氧化硅C为载体，先通过浸渍法在C上负载过渡金属B，烘干焙烧后获得经B氧化物BO_x修饰的C，再通过吸附法选择性地将贵金属Pd负载于BO_x上，得到Pd/B‑C的催化剂；其中，金属B为Ti、Zr或Ce，焙烧后在载体上以金属氧化物形式存在。所述的催化剂制备方法是，载体C加入到金属B的盐溶液中，通过浸渍、蒸干、烘干以及焙烧得到B‑C；将B‑C加入到pH＝3～4的金属Pd的盐溶液中搅拌24小时以上，经过过滤、烘干、还原得到催化剂Pd/B‑C。所述的Pd/B‑C催化剂用于液相催化还原溴酸根的反应中，具有高效的催化活性。

技术领域

本发明涉及一种负载型Pd基催化剂及其制备方法，具体包括一种溴酸根液相催化还原的催化剂及其制备方法，以及该催化剂在液相催化还原溴酸根反应中的应用。

背景技术

近年来，臭氧消毒法在饮用水消毒中的应用越来越广泛。由于天然水体均含有溴化物，在氧化消毒过程中，会产生多种消毒副产物，溴酸根就是其中之一。目前，溴酸根是国家癌症研究机构认定的2B级潜在致癌物质。各国均针对溴酸根制定了相关的控制标准。美国环保署和世界卫生组织规定饮用水中的溴酸根浓度阈值为10μg/L。国内，在生活饮用水卫生标准中也规定饮用水中溴酸根的浓度不超过0.01mg/L。

要控制饮用水中的溴酸根浓度有两种方式，一种是控制臭氧消毒过程中溴酸根的产生。主要可通过降低臭氧投加量或改进现有消毒方法的手段来实现。另一种就是针对已经产生的溴酸根，通过处理来实现溴酸根的转化或去除。主要又可分为吸附法和还原法。吸附法是指利用比表面积大的吸附剂将溴酸根吸附，以达到从水体中去除的目的，该方法从本质上无法将溴酸根的危害消除。另外一种是还原法，就是指将溴酸根还原为低毒性的溴离子。还原方式主要有零价铁还原，电化学还原，以及液相催化还原。

在上述还原法中，液相催化加氢还原是一种简单且高效的处理方法。具体是通过加入催化剂以及H₂气将存在于水体中的污染物进行加氢还原，将其转化为低毒或无毒的物质，以达到消除污染物的目的。液相催化还原法已被证实可以高效地去除多种水体污染物，如氯酚，硝酸根，氯乙酸等。

对于溴酸根的液相加氢还原，Pd催化剂表现出较高的性能，这主要由于Pd具备常压常温条件下解离氢气的能力。此外载体对催化反应的影响较大。一方面，对于非均相液相催化反应来说，反应物吸附在催化剂表面是催化反应能够进行的前提。另一方面，金属与载体的相互作用，不仅会影响活性金属Pd的颗粒尺寸，也会影响其电子效应，从而对催化溴酸根反应的效果产生显著影响。

目前最为常用的催化剂载体氧化硅、氧化铝，具有价格低廉，结构性质稳定的优点，但金属与载体的相互作用弱，负载Pd后的催化效果不理想。而CeO₂、ZrO₂等作为载体则会形成金属与载体的强相互作用，但价格相对高昂。此外通过传统的负载方法，浸渍法所形成的金属与载体的相互作用较弱，也无法获得理想的催化活性。因此，如何通过合理的催化剂设计，实现高效地液相催化还原溴酸盐是一个需要解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术中的缺点，本发明的目的是提供一种液相催化还原溴酸根的催化剂以及制备该催化剂的方法。

本发明的另一个目的是提供一种利用所述催化剂高效催化溴酸根液相还原的方法。

本发明采用浸渍-吸附法合成的A/B-C催化剂作为液相催化还原溴酸根的催化剂，其中A为金属Pd，B在C上以BO_x形式存在，为TiO₂、ZrO₂或CeO₂，C可为不同结构的氧化硅。首先通过浸渍法将B负载于载体C上，焙烧形成BO_x，再利用载体C与BO_x等电点的差异将A选择性负载于BO_x上。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：