[发明专利]一种锰铁铜复合氧化物催化剂、其制备方法和用于含硫废水处理

说明书

本发明公开了一种锰铁铜复合氧化物催化剂，其名称为MnFeCuO_X/γ‑Al₂O₃；本发明还公开了锰铁铜复合氧化物催化剂的制备方法和用途；本发明适用于在常温、常压下催化空气氧化处理来源于皮革工业，石油工业，制药等工业所产生含硫废水。

技术领域

本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种锰铁铜复合氧化物催化剂、其制备方法和用途。

背景技术

废水处理就是利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理，使废水净化，减少污染，以至达到废水回收、复用，充分利用水资源。

炼油、石化、制药、燃料、制革等行业在生产过程中都会产生大量的含硫废水。含硫废水中的硫化物有毒性、腐蚀性、并具臭味，对环境造成极大的污染，且会对废水构筑物的正常运转产生很大影响，因此生产、生活中的含硫废水必须加以妥善的处理。

目前国内外含硫废水处理工艺主要有：①加氯法，当废水中含有较高浓度的硫化物时，采用加氯法可有效去除油田污水中的硫化物；②中和法，当油田废水中含硫量较少时，多用中和法去除废水中的硫，采用此法处理含硫低的污水既经济又高效；③曝气法，曝气法就是使废水与空气保持良好接触，用空气氧化硫化物以达到降硫的目的；④氧化法，将低价硫氧化或将高价硫还原来达到去除硫化物的目的；⑤沉淀法，含硫废水中硫化物主要以二价硫存在时，用沉淀法可达到很好的去除效果；⑥汽提法，利用水蒸气在汽提塔中将废水中的硫化氢、氨气、挥发酚等可挥发组份进行分离，目前主要用于石油炼制废水的预处理；⑦电化学氧化法，目前国内处于研究阶段，还没有工程应用的实例；⑧超临界水氧化法，该法不使用催化剂，在均相下反应速度快、氧化分解彻底、处理效率高和过程封闭性好等特点；⑨树脂法，废水中的硫化氢可以用氧化还原树脂处理，并过滤回收元素硫，该方法仅适用于水量少，废水中污染物浓度低的情况。

采用氧化法处理含硫废水，硫去除率大于90％。在采用强氧化剂条件下，如使用臭氧、氯气、高锰酸钾等强氧化剂工艺，氧化反应效率很高，但成本高，易产生二次污染问题。采用空气为氧化剂，价格低廉，反应条件温和。空气氧化处理含硫废水所选用的均相催化剂一般以金属盐类居多，条件温和，价格低廉，使用方法简便，对设备要求较低，因此工艺较为成熟，自上世纪九十年代开始，并被多数企业沿用至今。而这种方法采用可溶性硫酸锰为催化剂，催化剂很难回收再利用，成本较高，同时水中金属离子含量高，直接排放会造成二次污染，如果要去除水中的金属离子，则需要增加工艺流程，使得处理过程变的复杂。因为非均相催化剂易于分离、可重复使用、无二次污染、工艺简单，因此具有很好的应用前景。

王婷婷等对比了铁、锰无机金属固体，磷钨酸固体及活性炭负载N-甲基咪唑磷钨酸盐催化剂对于催化空气氧化处理含硫废水的效果。发现铁，锰金属固体及单纯磷钨酸固体效果一般，但活性炭负载的N-甲基咪唑磷钨酸盐效果较优，在80℃时，对于初始浓度为5000ppm的硫化钠模拟废水进行处理，5h的硫离子转化率为80％，但催化剂制备过程较繁琐，反应温度相对较高，反应时间也过长。苏帝翰等通过先浸渍、沉淀、最后煅烧的方法制备了氧化锰/AT复合材料，在室温条件下处理硫离子浓度为450ppm的硫化钠模拟废水时，经过2h的曝气处理过后，硫化钠的去除效率可达到78％。Nhi等选用有机聚合物为载体，负载过渡金属并应用于硫化钠模拟废水的处理，以O₂为氧化剂，在60℃条件下，达到脱硫率90％以上，但反应温度相对过高，不适于工业化应用。

发明内容

针对以上问题，本发明制备了一种锰铁铜复合氧化物催化剂，该催化剂制备方法简便、成本低廉。能够在常温、常压条件下催化空气氧化处理含硫废水。

本发明第一方面提供一种锰铁铜复合氧化物催化剂，其结构式为MnFeCuO_x/γ-Al₂O₃。

本发明第二方面提供所述的锰铁铜复合氧化物催化剂的制备方法，包括如下步骤：