本技术属于废水处理,特别是涉及一种催化湿式氧化催化剂及其制备方法和应用。
背景技术:
1、工业废水主要来自于工业生产过程中排放出的有机物质,其具有水质成分复杂、cod高、有毒有害物质多、难降解等特点,导致絮凝、电解、吸附等常规的废水处理方法很难得到良好的处理效果。高级氧化技术,如催化湿式氧化,通过产生高氧化性的·oh自由基物种,可近乎无选择性的将废水中的各种有机污染物矿化为二氧化碳和水,对水质和水量波动耐受能力强,是极为重要的工业废水处理方法。tio2、sio2、al2o3、分子筛、活性炭和水滑石等材料是最常用的催化剂载体,如cn109574189b、cn109569567b、cn109908935b、cn113000052b、cn113117673a等。但由于催化湿式氧化反应在高温(150~300℃)和高压(3~9mpa)的水热条件下进行,因此常规催化剂在使用过程中极易发生水解、结构坍塌、破碎等现象,导致催化剂稳定性下降。此外,由于工业废水中大多含有盐(如nacl、na2so4等),这些盐离子在高温反应条件下极易对催化剂进行腐蚀和溶解,使催化剂流失。因此,需要开发具有高稳定性的催化湿式氧化催化剂。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题,本技术提供一种高稳定型催化湿式氧化催化剂,以及采用催化剂催化氧化处理废水的方法,解决传统催化湿式氧化催化剂稳定性差、易流失的问题。
2、根据本技术的一个方面,提供一种催化湿式氧化催化剂,所述催化湿式氧化催化剂包括碳化硅载体和负载于所述碳化硅载体表面的活性组分和助剂;
3、所述活性组分选自pt、pd、ru、rh、ag、au和ir中的至少一种;
4、所述活性组分的质量为所述催化湿式氧化催化剂的质量的0.1~10wt%;
5、可选地,所述活性组分的质量为所述催化湿式氧化催化剂的质量的0.1wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%中的任意值或任意两者之间的范围值。
6、所述助剂选自ti、zr、mn、cu、fe和co中的至少一种;
7、所述助剂的质量为所述催化湿式氧化催化剂的质量的0.5~50wt%。
8、可选地,所述助剂的质量为所述催化湿式氧化催化剂的质量的0.5wt%、1wt%、5wt%、10wt%、20wt%、30wt%、40wt%、50wt%中的任意值或任意两者之间的范围值。
9、所述碳化硅载体中含有α-sic和/或β-sic;
10、所述α-sic和/或β-sic的质量为所述碳化硅载体质量的5~85wt%。
11、可选地,所述α-sic和/或β-sic的质量为所述碳化硅载体质量的5wt%、10wt%、20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%、80wt%、85wt%中的任意值或任意两者之间的范围值。
12、所述碳化硅载体的比表面积为20~500m2/g。
13、可选地,所述碳化硅载体的比表面积为20m2/g、50m2/g、100m2/g、200m2/g、300m2/g、400m2/g、500m2/g中的任意值或任意两者之间的范围值。
14、其中碳化硅可为天然碳化硅材料,如莫桑石,或者合成碳化硅。
15、根据本技术的另一个方面,提供一种上述的催化湿式氧化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
16、将碳化硅载体浸渍于含有活性组分前驱体和助剂前驱体的水溶液中,烘干、焙烧,得到所述催化湿式氧化催化剂。
17、所述活性组分前驱体选自氯铂酸、氯化钌、氯化钯、硝酸钯、氯化铑、硝酸银、氯化铱、氯金酸、硝酸金中的至少一种;
18、所述助剂前驱体选自硝酸铁、硝酸锆、硝酸钴、硝酸铜、硫酸钛、四氯化钛、硝酸锰、硫酸锰中的至少一种;
19、所述含有活性组分前驱体和助剂前驱体的水溶液中,所述活性组分前驱体的含量为0.01wt%~5wt%;
20、可选地,所述含有活性组分前驱体和助剂前驱体的水溶液中,所述活性组分前驱体的含量为0.01wt%、0.05wt%、0.1wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%中的任意值或任意两者之间的范围值。
21、所述助剂前驱体的含量为0.1wt%~10wt%;
22、可选地,所述助剂前驱体的含量为0.1wt%、0.5wt%、1wt%、2wt%、3wt%、4wt%、5wt%、6wt%、7wt%、8wt%、9wt%、10wt%中的任意值或任意两者之间的范围值。
23、所述碳化硅载体与含有活性组分前驱体和助剂前驱体的水溶液的固液比为0.1:1~10:1。
24、可选地,所述碳化硅载体与含有活性组分前驱体和助剂前驱体的水溶液的固液比为0.1:1、0.5:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1中的任意值或任意两者之间的范围值。
25、所述烘干的温度为80℃~120℃;
26、可选地,所述烘干的温度为80℃、90℃、100℃、110℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
27、所述烘干的时间为1h~24h;
28、可选地,所述烘干的时间为1h、6h、12h、18h、24h中的任意值或任意两者之间的范围值。
29、所述焙烧的温度为350℃~850℃;
30、可选地,所述焙烧的温度为350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
31、所述焙烧的时间为1h~8h。
32、可选地,所述焙烧的时间为1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h中的任意值或任意两者之间的范围值。
33、根据本技术的另一个方面,提供一种有机污染物废水的处理方法,包括以下步骤:
34、将含有有机污染物废水和氧化剂的物料与催化剂接触,反应;
35、其中,所述催化剂选自上述的催化湿式氧化催化剂或上述的制备方法制备的催化湿式氧化催化剂。
36、所述氧化剂选自氧气、空气、臭氧、双氧水、过硫酸盐中的至少一种。
37、所述有机污染物废水与所述氧化剂的用量比为1:1~1000:1。
38、可选地,所述有机污染物废水与所述氧化剂的用量比为1:1、10:1、100:1、200:1、300:1、400:1、500:1、600:1、700:1、800:1、900:1、1000:1中的任意值或任意两者之间的范围值。
39、所述反应的温度为150~300℃;
40、可选地,所述反应的温度为150℃、200℃、250℃、300℃中的任意值或任意两者之间的范围值。
41、所述反应的压力为3~10mpa。
42、可选地,所述反应的压力为3mpa、4mpa、5mpa、6mpa、7mpa、8mpa、9mpa、10mpa中的任意值或任意两者之间的范围值。
43、与现有技术相比,本技术提供的催化湿式氧化催化剂及其应用具有如下优点:
44、本技术提供的催化湿式氧化催化剂,以碳化硅或含碳化硅的复合材料为载体,具有高的水热稳定性,可有效减少催化剂在使用过程中发生水解、结构坍塌、破碎等现象,催化剂稳定性较高。
45、碳化硅具有良好的耐腐蚀性能,可有效抑制工业废水中盐(如nacl、na2so4等)离子在高温反应条件下对催化剂的腐蚀和溶解,减少催化剂流失,增加催化剂使用寿命,节约成本。
1.一种催化湿式氧化催化剂,其特征在于,
2.根据权利要求1所述的催化湿式氧化催化剂,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的催化湿式氧化催化剂,其特征在于,
4.一种权利要求1~3任一项所述的催化湿式氧化催化剂的制备方法,其特征在于,
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,
7.一种有机污染物废水的处理方法,其特征在于,
8.根据权利要求7所述的处理方法,其特征在于,
9.根据权利要求7所述的处理方法,其特征在于,
10.根据权利要求7所述的处理方法,其特征在于,