[发明专利]一种耐高盐复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明属于催化剂生产技术领域，具体涉及一种耐高盐复合催化剂及其制备方法。该制备方法以表面氧化的活性炭为基体，先向该活性炭上先包覆二氧化硅膜，再在膜上吸附多组分金属活性组分。该法制备的催化剂催化效率高，金属活性组分分散均匀、附着稳定不易脱落，使用寿命长，能很好的用于高盐废水中有机物的去除。

技术领域

本发明属于催化剂生产技术领域，具体涉及一种耐高盐复合催化剂及其制备方法。

背景技术

我国是全世界最大的煤炭生产国，然而，我国煤化工项目耗水量巨大，而与高水耗相对应是高废水产水量。如果煤化工生产废水不经任何处理而大量排放，会严重危害当地环境，给人类生活带来极大的影响。因此目前国家对该行业废水排放标准控制日趋严格。

煤化工废水盐度高，含多环芳烃化合物、芳胺类化合物、杂环化合物等多种有机成分且水质波动大，难以采用常规的生物降解办法予以处理。现在RO(反渗透)工艺广泛应用于水处理技术领域，但在制取优质水的同时，同时也产生了大量盐度高的浓水，TDS高达4000mg/L及以上，其中无机盐氯离子和难降解有机物占很大比例。该类浓水的粘度大，极易造成后面处理工序的膜类堵塞，增加了膜化洗频率，并且有机物的存在直接导致蒸发结晶分盐工序中分盐白度及纯度不高，对盐的资源化利用造成影响。因此该类水质严重限制了一般物理方法及常规氧化方法的处理效果。

非均相臭氧催化氧化技术可用于处理高浓盐水中有机物。该技术是在臭氧氧化体系中引入固体催化剂，使催化反应在固、液、气三相界面产生氧化性更强的羟基自由基，羟基自由基具有很强的氧化性(仅次于氟)，协同臭氧最终将大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。该技术在有机废水处理技术领域具有广泛的应用，但是该技术催化剂制备成本高，催化剂在高盐有机废水中的稳定性差，催化活性降低同时产生二次污染。

发明内容

针对目前常规催化剂在高盐有机废水中稳定性差的问题，本发明提供一种耐高盐复合催化剂的制备方法。

以及，本发明还提供一种耐高盐复合催化剂。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下技术方案：

一种耐高盐复合催化剂的制备方法，将表面氧化的活性炭在含有表面活性剂的溶液中与二氧化硅前驱体反应制成包覆二氧化硅膜的活性炭载体，将所述活性炭载体与金属前驱体混合制粒，干燥，在惰性气体保护下焙烧；其中，所述金属前驱体为铁、铜和锰的硝酸盐的混合物，所述活性炭与所述金属前驱体的质量比为86～90∶4～5，所述金属前驱体中所述铁、铜和锰的质量比以三氧化二铁、氧化铜和二氧化锰计为3.8～4.2∶0.4～0.6∶0.4～0.6。

本发明中的制备方法以表面氧化的活性炭为基体，先在基体上制备二氧化硅(SiO₂)膜，并再通过制粒法在膜的表面负载多元金属活性组分，优化了催化剂的结构，增加了基体与多元金属活性组分结合的结合位数量，增加了催化剂在高盐环境下的稳定性，提高了催化效率，防止了金属活性组分溶出脱落入水造成的二次污染。采用造粒法制备催化剂，不仅使金属活性成分分布于催化剂表面，还增加了金属活性成分在催化剂内部的分布，避免了催化剂与高盐水质在反应器接触过程中的摩擦损失，延长了催化剂的使用寿命。

活性炭表面具有比表面积大，孔结构丰富的优点，但是化学性质非常稳定，本身没有极性，表面呈惰性，强度较低。经表面氧化后的活性炭其表面官能团等电点值降低，酸性官能团数量增加，能够更好地吸附金属前驱体中的金属活性成分，并使金属活性成分在活性炭表面分布更均匀、稳定。优选使用煤基活性炭，其来源广泛，价格低廉，可降低生产成本。

SiO₂在水溶液中高度稳定，表面存在丰富的羟基功能团，易功能化，在活性炭表面形成二氧化硅膜后能够提升活性炭表面的极性和润湿性，增加活性炭表面结合位点，增强活性炭对金属活性组分吸附能力，同时提高活性炭载体自身强度。