[发明专利]一种用于氧化反应的催化剂及其应用

说明书

本发明涉及一种用于氧化反应的催化剂，其包含电石气。本发明还涉及一种处理对苯二甲酸的方法，其包括使对苯二甲酸在本发明所述的催化剂的存在下与过氧化氢反应。本发明进一步涉及一种处理含对苯二甲酸的废水的方法，其包括将本发明所述的催化剂和双氧水加入到所述含对苯二甲酸的废水，以使对苯二甲酸发生反应。本发明提供的用于氧化反应的催化剂具有较高的催化活性和催化稳定性，可循环利用，价格低廉。将该催化剂用于处理对苯二甲酸和含对苯二甲酸废水中的对苯二甲酸时，能高效降解对苯二甲酸、成本低、不产生二次污染、催化剂可重复使用，特别是在有机废水处理方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于工业催化剂技术领域，具体涉及一种用于氧化反应的催化剂、处理对苯二甲酸的方法和处理含对苯二甲酸的废水的方法，以及其在处理含对苯二甲酸的废水中的对苯二甲酸中的应用。

背景技术

对苯二甲酸(1,4-苯二甲酸)(PTA)，由于其大规模生产、化学特性及其广泛的应用，这种耐火有机材料及其相关的有机物已成为无处不在的环境污染物，已同时在沉积物、天然水体、土壤和水生生物中被发现。精制PTA生产废水含有对苯二甲酸、乙酸、乙酸甲酯、甲基苯甲酸、苯甲酸等有机污染物以及醋酸锰和醋酸钴，其中PTA含量高。其出水温度为55℃左右，出水pH值为3左右(pH变化较大)。微生物降解PTA过程中，PTA、乙酸盐和苯甲酸盐的化合物使得生物质的活性丧失，同时抑制微生物，难以满足降解PTA的处理要求。

芬顿体系中产生的强氧化活性的羟基自由基(·HO)可以无选择地去除和降解常规方法无法分解的有机污染物。但传统均相芬顿法仍存在许多缺点，如H₂O₂利用率低，铁二次污染，后续处理繁琐等。因此，类芬顿体系逐渐受到人们的关注，如通过引入光照(可见光、紫外光)、电流等诱导·HO的产生。由于需要引入额外的光源，限制了类芬顿光催化剂的应用。研究芬顿体系的改性催化剂，提高芬顿体系处理能力并尽量消除其负面影响是本领域一直以来所追求的。

随着芬顿体系中催化剂研究的深入，非均相催化剂逐渐成为芬顿体系的研究热点。非均相催化剂与废水的分离较简便，处理流程大大简化。电气石是一种天然硅质矿物，分布广泛，化学式为Na₃R₃Al₆(Si₆O₁₈)(其中，R选自Mg和/或Fe)。大量研究表明，电气石具有较高的催化活性和催化稳定性，可循环利用，价格较低，在非均相芬顿体系催化剂开发上具有显著的发展优势和潜在的发展前景。

因此，目前存在的问题是急需研究开发一种能高效降解对苯二甲酸、减少均相芬顿催化剂体系中对铁含量的依赖以及对铁的后处理且可循环重复利用的用于氧化反应的催化剂、处理对苯二甲酸的方法和处理含对苯二甲酸的废水的方法，以及其在处理含对苯二甲酸的废水中的对苯二甲酸中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种用于氧化反应的催化剂、处理对苯二甲酸的方法和处理含对苯二甲酸的废水的方法，及其在处理含对苯二甲酸的废水中的对苯二甲酸中的应用。本发明提供的催化剂包含电气石(天然硅质矿物)，该催化剂具有较高的催化活性和催化稳定性，可循环利用，价格低廉。将该催化剂用于处理对苯二甲酸和含对苯二甲酸废水中的对苯二甲酸时，能高效降解对苯二甲酸。

为此，本发明第一方面提供了一种用于氧化反应的催化剂，其包含电气石，所述电气石的化学式为Na₃R₃Al₆(Si₆O₁₈)；其中，R选自Mg和/或Fe。

在一些实施方式中，所述催化剂的平均粒径为60-100目。

本发明采用的电气石为商用电气石，产自新疆阿勒泰矿区，原石粉碎后无处理。

本发明第二方面提供了一种处理对苯二甲酸的方法，其包括使对苯二甲酸在根据本发明第一方面所述的催化剂的存在下与过氧化氢反应。