[发明专利]一种用于类芬顿连续处理低浓度有机废水的催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于类芬顿连续处理低浓度有机废水的催化剂，包括以下各组分：载体71–98.9wt％；铜氧化物1–15wt％；第二金属氧化物0.1–12wt％；其它金属氧化物0–2wt％。与现有技术相比，本发明提供了一种铜基类芬顿连续降解低浓度有机污染物的催化剂及其制备方法，该催化剂具有长周期运作活性稳定性高，污染物去除率高，反应条件温和，其中催化剂在载体上形成了铜‑第二金属‑其它金属复配的活性位点，该活性位点显著的促进了有机污染物的分解反应，使得废水在通过反应器后转化率接近100％，去除率接近97％；本负载型催化剂中活性金属损失较少，制备工艺简单，原材料易获取等优点，有利于工艺应用及推广。

技术领域

本发明涉及环境催化领域，尤其是涉及一种用于类芬顿连续处理低浓度有机废水的催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

新产品、新技术以及制造工艺的不断研究和开发致使水密集型产业呈指数化增长，潜在危险的化合物通过工业废水不断引入环境中，与全球对清洁水的大量需求形成矛盾，而废水的循环资源化利用是解决这一矛盾的有效途径。现有的常规水处理方法包括膜处理方法，臭氧氧化法以及生化处理法操作复杂，设备成本要求高，对于难降解污染物，例如印染废水，医药废水以及煤化工废水，存在处理效率低下，甚至处理无效的问题。因此开发高效、低成本的连续化水处理技术对于实现难降解废水的资源化利用具有重要意义。

过氧化氢(H₂O₂)作为一种强氧化剂，在氧化过程可形成羟基自由基(HO·)，其氧化能力(E＝2.8V)仅次于氟(E＝2.87V)，可以有效分解一般氧化剂难以降解的高稳定有机物，且对反应底物无选择性，分解产物主要为CO₂，H₂O以及无机盐，不产生二次污染，在高级氧化水处理技术(AOP)中得到广泛应用。其中湿式催化氧化处理技术(CWPO)可在常压下进行，减少能耗，可作为低成本，高效降解污水的有效手段。但是，该工艺还未实现工业化，一方面在于高效催化剂的开发，另一方面在于连续化反应过程的研究。目前集中于铁基和铜基催化剂的开发(如中国专利CN109876811A，CN109205756A)，在间歇反应器中对工业废水可有效降解，但间歇反应器中采用粉末催化剂，存在固液分离问题以及生产能力较低的问题，催化剂再生增加了额外成本。因此对可应用于固定床的连续化催化水处理技术中催化剂的研究对实际工业化水处理具有重要价值。

专利CN105396608A中催化剂采用成型商用沸石做载体，以Fe或Co作为活性组分浸渍得到，在固定床中对工业中难处理的酚类或染料等有机废水降解率可达90％以上。专利CN109894115A介绍通过对成型活性炭进行活性金属负载，制备的催化剂可稳定运行400小时以上，TOC去除率达30％以上。但是活性炭作为催化剂载体机械强度较差，影响催化剂的使用寿命，不利于工业应用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于类芬顿连续处理低浓度有机废水的催化剂及其制备方法和应用，本发明中目的在于提供一种工艺简单的制备类芬顿连续反应中成型铜基催化剂的方法，实现中低温常压下处理难降解有机废水，并实现较高的操作稳定性及催化效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中用于类芬顿连续处理低浓度有机废水的催化剂，包括以下各组分：

所述的载体选自氧化铝、分子筛、二氧化硅、氧化锆、氧化铈、氧化镁或活性炭中的一种或多种；

所述的第二金属氧化物为铁、锡、锰、钴、锑、钼、锆、铌或镍的氧化物中的一种或多种；

所述的其它金属氧化物为铈、钠、钾、镧或铟的氧化物中的一种或多种。

进一步优选地，所述的载体为氧化铝。

进一步优选地，所述的第二金属氧化物为氧化钴。