[发明专利]一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂，该催化剂适用于宽pH值环境、使用时分散性好、催化效果优良、循环性能好且不会造成二次污染。本发明还涉及上述锰氧化物/氧化锆复合物催化剂的制备方法，该方法工艺简单、能耗低。将上述锰氧化物/氧化锆复合物催化剂用于催化PS(Na₂S₂O₈)降解含酸性橙废水，具有很好的催化效果，在pH值在中性和接近中性条件下50min内对酸性橙降解接近100％，并且重复三次催化效果基本没有降低。

技术领域

本发明属于高级氧化技术领域，涉及一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂及其制备方法与应用，具体涉及一种基于锰氧化物/氧化锆复合物的高级氧化催化剂及其制备方法和在催化过硫酸盐降解酸性橙污染物中的应用。

背景技术

近年来，由于水环境的日益恶化以及工业废水排放标准的提高，难生物降解的有机污染废水对水处理工艺提出了严峻的考验。芬顿氧化技术是一种能够环保、高效、低成本处理水体中难降解的有机污染物的方法，传统的芬顿反应中，催化剂Fe²⁺不能循环使用，且会残留在水中造成污染，同时也会增加污泥的产量，从而大幅度提高处理成本。过硫酸盐是近些年来发展起来的H₂O₂衍生物氧化剂，其活化后产生的SO₄·^-比·OH具有更高的氧化还原电位，同时具有更长的寿命，可以有效降解更多类型的有机污染物。为了解决均相催化剂难以进行循环利用的缺点，当前过硫酸盐的高级氧化过程进一步发展为使用非均相催化剂进行，例如零价铁、Fe₂O₃、Co₃O₄、MnO₂等过渡金属材料。

然而传统的高级氧化过程中会受到pH值的影响，在pH值在中性或近中性条件下影响催化剂催化过硫酸盐的效率从而限制其广泛应用，用酸碱调节，容易造成设备腐蚀，并会产生大量废水。

因此，目前存在的问题是需要研究开发一种用于处理废水的高级氧化催化剂，该催化剂制备工艺简单、能耗低，适用于宽pH值环境、使用时分散性好、催化效果优良、循环性能好且不会造成二次污染。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂，该催化剂适用于宽pH值环境、使用时分散性好、催化效果优良、循环性能好且不会造成二次污染。

本发明的目的之二在于提供上述锰氧化物/氧化锆复合物催化剂的制备方法，该方法工艺简单、能耗低。

本发明的目的之三在于提供上述锰氧化物/氧化锆复合物催化剂在催化过硫酸盐降解酸性橙污染物中的应用。

本发明第一方面提供了一种锰氧化物/氧化锆复合物催化剂，其为由作为催化剂主体的锰氧化物与t-ZrO₂基固体酸构成的复合物，其中，锰氧化物具有Mn₂O₃/Mn₃O₄/MnO₂混合价态的异质结构。

在本发明的一些实施例中，所述锰氧化物/氧化锆复合物催化剂中，锰氧化物与氧化锆的质量比为(3-5):1，优选为4:1。

根据本发明，所述催化剂适用的pH值为3-9。

在本发明的一些实施例中，所述催化剂在pH值为中性的条件下催化过硫酸盐催化降解含酸性橙的废水降解≥97.5％。

本发明第二方面提供了一种如本发明第一方面所述的锰氧化物/氧化锆复合物催化剂的制备方法，其包括：