[发明专利]一种深度降解工业染料废水的负载型催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种深度降解工业染料废水的负载型催化剂及其制备方法，属于催化剂技术领域。所述的负载型催化剂包括Fe和/或Mn负载MCM‑41介孔分子筛催化剂，制备方法包括载体粉末和负载活性组分的浸渍预处理；然后一步溶剂热法制备金属负载型催化剂。本发明制备过程简单、高效、重复性高且易于大规模合成；同时利用了双金属Fe、Mn之间的协同作用，大大提高了臭氧氧化甲基橙效率，并高效深度的降解染料废水甲基橙，并且具有良好的重复使用性。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种深度降解工业染料废水的负载型催化剂及其制备方法，属于工业废水降解技术中高级氧化技术的一种。

背景技术

我国染料行业产量保持在67-76万吨之间，约占世界总量的70％左右；染料的出口量保持在23-28万吨左右。染料行业继续保持着稳步增长的态势。染料行业是我国纺织、轻工、化工等领域的重要组成部分,同时也是工业废水排污大户。染料废水有以下三个方面的主要特点:(1)染料排放量大、成分复杂；(2)毒性大、pH变化大、色度高；(3)可生化较差。因此对于染料废水进行排放前的处理，进行有效脱色、降低COD和TOC值、提高可生化性和减少有毒有害物质的残留等工作是十分必要且急需研究解决的。

染料废水的处理包括各种方法,常见的处理方法有Fenton化学氧化法、活性炭吸附法、臭氧氧化法、催化氧化法和生物法等。按照处理原理不同,可以将处理方法主要分为物理吸附法、化学氧化法和生物法。物理吸附法是指用活性炭、粘土等工业中常用的多孔性的块体材料或粉末、微颗粒与工业废水混合搅拌，使废水中的染料分子吸附在多孔材料的表面，通过过滤的方面除去；化学氧化法是通过化学氧化的反应原理及方法处理废水中的染料有机物,得到无害的反应产物或者直接深度处理，使废水完全矿化。生物处理常见的方法分为好氧处理法，厌氧处理法以及好氧-厌氧联合处理法。染料废水处理测试机理主要有两种:一是破坏染料中的发色官能团,通过褪色现象的观测判断，目标染料分子的浓度变化；二是对染料废水深度矿化降解处理，主要是利用TOC/COD等技术来表征相关矿化程度。

近年来，臭氧氧化技术不断的被研究应用于水处理工艺中，例如生活用水的消毒杀菌处理工艺和工业废水的深度处理工艺。臭氧氧化法相比于传统的氧化处理方式具有无污染物残留、对人体危害程度低、褪色和深度处理效率高、程度深等优点，近几年来被用于除去染料工业废水中，取得了显著的成效。但是臭氧氧化在处理工业废水仍存在以下几点问题：(1) 纯臭氧氧化反应效率不高，臭氧利用率低；(2)臭氧反应催化剂适用废水处理环境与实际工业废水pH值、反应温度等不匹配；(3)染料废水在臭氧氧化处理时的矿化程度不深，反应污染物残留难以处理；(4)反应催化剂的重复率和重复使用性不高。以上问题的存在严重制约了臭氧氧化处理工业染料废水技术的发展。在工业催化剂制备中，高比表面积、高稳定性的微纳米级别的MCM-41粉末催化剂载体是近几年的研究重点，将这种粉末催化剂载体与臭氧氧化中起到较高催化活性的过渡金属相互结合，制备出一种新型的负载型催化剂是具有很高的使用价值的。

发明内容

本发明的目的在于解决在工业处理染料废水时的纯臭氧氧化反应效率不高；臭氧利用率低；臭氧反应的pH条件严苛；染料废水矿化程度低；反应催化剂的重复率和重复使用性不高等相关问题，提供一种深度降解工业染料废水的负载型催化剂及其制备方法。

本发明提供的所述的一种深度降解工业染料废水的负载型催化剂，包括Fe负载MCM-41 介孔分子筛催化剂、Mn负载MCM-41介孔分子筛催化剂和Fe、Mn双金属负载MCM-41介孔分子筛复合型催化剂，所述的MCM-41介孔分子筛购买于南京先丰纳米材料公司，MCM-41介孔分子筛的孔径3-5nm，比表面积大于800m²/g。

本发明还提供了一种深度降解工业染料废水的负载型催化剂的制备方法，采用改进型的一步溶剂热法，包括了对于前期浸渍的预处理、混合搅拌吸附、溶剂热法表面负载和烘干制备的步骤，具体如下：

第一步，载体粉末和负载活性组分的浸渍预处理；