[发明专利]一种催化电化学-臭氧-硫酸根自由基氧化的复合金属活性炭基催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种催化电化学‑臭氧‑硫酸根自由基氧化的复合金属活性炭基催化剂及其制备方法，所述催化剂由活性炭颗粒材料基体和活性金属氧化物构成，经如下步骤制备而成：将金属氧化物前驱体溶于水制备成前驱体混合液；配制助剂；将活性炭颗粒材料预处理，然后将预处理后的活性炭颗粒、金属氧化物前驱体溶液和助剂混合搅拌；将所得的金属氧化物前驱体和助剂浸渍后的活性炭颗粒放入烘箱内干燥，干燥至水分低于5％；将干燥后的材料焙烧，从而制得的产物即为同时催化电化学氧化、臭氧氧化和硫酸根自由基氧化的复合金属催化剂。

技术领域

本发明涉及催化剂领域，特别是涉及一种催化电化学-臭氧-硫酸根自由基氧化的复合金属活性炭基催化剂及其制备方法。

背景技术

催化电化学、臭氧氧化降解高盐有机废水常用的催化剂有很多，但单一的催化氧化反应具有降解效果差，COD去除率低，降解不完全，氧化效果不稳定等缺点，在一定程度上限制了它们的应用。

近年来将两种或多种技术结合降解污染物成为研究的热点，起主要作用的是催化剂的催化作用。催化剂的制备方法决定了催化剂的形貌、结构和性能。

专利CN106391001A中公开的一种制备活性炭负载的钌-铂双金属复合催化剂的制备方法，该方法采用贵金属钌和铂与活性炭结合制备成品催化剂，该催化剂的制备方法简便，但其中使用了丙酮、碳酸丙二醇酯等有机物会对环境产生污染，且采用贵金属增加了催化剂的成本。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种催化活性好，使用范围较广的铁、铜等廉价金属和活性炭材料制备成复合金属催化剂，得到的催化剂用于提高电化学-臭氧-硫酸根自由基氧化去除COD的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种催化电化学-臭氧-硫酸根自由基氧化的复合金属活性炭基催化剂，由活性炭基体、活性组分和助催化剂构成。

进一步地，所述活性组分包含主催化剂和副催化剂，所述主催化剂为铁、铜、锰、钴、铅、锌、铈的氧化物中的一种或混合物，所述副催化剂为铈、镍、锡、钴、镁的氧化物中的一种或混合物。

进一步地，所述的助催化剂包括氢氧化钾、硝酸钾中的一种或混合物。

进一步地，所述主催化剂占总量的重量百分比为0.8-40％，副催化剂占总量的重量百分比为0.2-10％，助催化剂占总量的重量百分比为0.02-1％，保证金属氧化物较均匀的分布在活性炭基体表面，主催化剂、副催化剂和助催化剂协同增强催化剂的催化氧化性能，并且不会在活性炭基体表面形成大的团簇。

本发明还提供一种上述催化电化学-臭氧-硫酸根自由基氧化的复合金属活性炭基催化剂的制备方法，包括以下步骤，

(1)将金属氧化物前驱体溶于水制备成混合液；

(2)配制助催化剂，然后和步骤(1)的混合液混合；

(3)将颗粒活性炭在0.1mol/L NaOH中浸泡8-12h后，去离子水反复冲洗至三次洗出液pH保持恒定，后用0.1mol/L HNO₃溶液浸泡4-8h，充分洗去活性炭表面和孔道内的杂质，为后续吸附金属前驱液提供更多的吸附位点，去离子水反复冲洗至三次洗出液pH保持恒定，60℃干燥至水分低于5％；

(4)将步骤(2)中所得的混合液和步骤(3)处理后的颗粒活性炭混合搅拌；

(5)将步骤(4)的所得材料放入烘箱内干燥，干燥至水分低于5％，保证焙烧的过程不会因水分太多破坏活性炭的孔道结构；

(6)将干燥后的材料焙烧，从而制得产物。