[发明专利]一种改性电解二氧化锰废渣催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性电解二氧化锰废渣催化剂及其制备方法和应用。将电解锰渣进行煅烧后，采用酸溶液进行浸渍，即得改性电解二氧化锰废渣催化剂。该催化剂能在宽pH范围内催化双氧水或过硫酸盐快速、高效氧化去除水体中抗生素、染料和选矿废水中浮选药剂，且该催化剂的制备方法以冶金废渣为原料，成本低，制备过程简单，具有较好生产和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种氧化催化材料，具体涉及一种利用生产电解二氧化锰过程中产生的废渣制备的催化材料，还涉及一种利用电解二氧化锰废渣催化剂活化双氧水或过硫酸盐氧化降解有机废水的方法，属于电解锰渣资源化利用技术领域。

背景技术

过渡金属氧化物如Fe₂O₃、Co₃O₄、CuFeO₂等是最常用的高级氧化(AOPs)催化剂，它们能高效活化氧化剂如双氧水(H₂O₂)、过一硫酸盐(KHSO₅)、过二硫酸盐(K₂S₂O₈)并产生大量活性氧组分(ROS)，从而降解废水中的有机污染物。但催化剂制备繁琐，成本高，金属离子容易浸出，且用于活化H₂O₂时，仅在pH＜3.0时适用等缺点，限制了其发展。

我国是世界上最大的电解锰金属生产国，而大量电解锰渣的产生是电解锰行业的一个严重问题，每年电解锰渣的产生量约为2000吨，到目前累计堆存量超过8000吨。因此，对电解锰渣的处理与处置尤为迫切。将电解锰渣制备成具有催化性能的高附加值材料，是降低锰渣危害的一种有效方式。但是锰渣中的杂质成分(如钙、镁等化合物)常包裹在其表面，而有用组分(如铁、锰氧化物等)含量不高而难以直接利用，因此在使用前，需要加以适当的改性。目前有不少研究报道了改性电解锰渣基催化剂的制备或应用，但是仍存在一些问题，如中国专利(CN110449162 B)开发的改性锰渣-铁矾渣催化剂制备方法，其虽然流程短，操作简便，但是原位生长的碳酸钙不利于过硫酸盐的活化；中国专利(CN 108273516 B)利用改性锰渣活化过氧化氢降解亚甲基蓝，但在锰渣改性过程中需要添加铜铈混合溶液，增加材料制备了成本；而中国专利(CN 110092438 A)利用电解锰渣制备光催化剂，虽然制备过程简单，无需添加外源化合物，但光催化剂强烈依赖于光源，难以实现工业化应用。

发明内容

针对现有技术存在的以上技术问题，本发明的第一个目的是在于提供一种改性电解二氧化锰废渣催化剂，该催化剂对双氧水或过硫酸盐具有较高催化活性作用，可以提高双氧水或过硫酸盐对有机物的降解效率。

本发明的第二个目的是在于提供一种制备改性电解二氧化锰废渣催化剂的方法，该方法以生产电解二氧化锰所产生的电解废渣作为原料，成本低廉，且步骤简单，只需要经过一步煅烧和除杂处理，有利于大规模生产。

本发明的第三个目的是在于提供一种改性电解二氧化锰废渣催化剂的应用，将其应用于催化双氧水和过硫酸盐氧化降解抗生素废水、染料废水或含浮选药剂的选矿废水，可以实现抗生素、染料及浮选药剂等难降解有机物的快速高效降解，且该催化剂适应的pH范围广，在室温下表现出高催化活性，有利于大规模推广应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种改性电解二氧化锰废渣催化剂的制备方法，该制备方法是将电解锰渣进行煅烧后，采用酸溶液进行浸渍，即得。