CN104888803B8 - 难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂及其制备方法 - Google Patents

难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104888803B8
CN104888803B8 CN201510274988.5A CN201510274988A CN104888803B8 CN 104888803 B8 CN104888803 B8 CN 104888803B8 CN 201510274988 A CN201510274988 A CN 201510274988A CN 104888803 B8 CN104888803 B8 CN 104888803B8
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
parts
organic wastewater
wet oxidation
catalytic wet
Prior art date
Application number
CN201510274988.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104888803A (zh
CN104888803B (zh
Inventor
张永利
彭峰
陈忻
杨思源
Original Assignee
佛山科学技术学院
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 佛山科学技术学院 filed Critical 佛山科学技术学院
Priority to CN201510274988.5A priority Critical patent/CN104888803B8/zh
Publication of CN104888803A publication Critical patent/CN104888803A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104888803B publication Critical patent/CN104888803B/zh
Publication of CN104888803B8 publication Critical patent/CN104888803B8/zh

Links

Abstract

本发明公开了难降解有机废水催化湿式氧化的催化剂及其制备方法,以重量份数计,催化剂的组分包括30份的预处理的载体FSC,包括由1~4份RuCl3·3H2O、2~6份的Fe(NO3)3·9H2O、2~6份的Co(NO3)2·6H2O、4~8份的Ce(NO3)3·6H2O和35~55份的蒸馏水配置的60份的浸渍液。本发明制得的催化剂活性高、稳定性强,用于难降解垃圾渗滤液的催化湿式氧化处理,可使处理出水达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)。

Description

难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种降解有机废水用催化剂,特别是涉及一种高浓度难降解有机废水 催化湿式氧化处理的催化剂及其制备方法,该催化剂是一种“贵金属一过渡金属一稀土”复 合催化剂,本发明用于废水处理技术领域。
背景技术:
[0002] 有机废水的处理方法包括物理法、化学法、生物法、臭氧或双氧水氧化、光化学催 化氧化和膜分离法。高浓度难降解有机废水包括垃圾渗滤液、造纸黑液、印染废水、含硫废 水、含氰废水、制药废水等,这类废水的特点之一是污染物浓度高,其CODcr值高达几万、几十 万甚至上百万mg/L,特点之二是含有染料、硫、氰等有毒物质。高浓度难降解有机废水,以物 化法处理,工艺复杂且难于使各污染因素达标排放;以生化法处理,微生物在高污染物及有 毒水体中生长受到抑制,故流程复杂且废水难于达标排放;以臭氧或双氧水氧化、光化学催 化氧化法处理,成本高且难于使废水达标排放;以膜分离法处理,可使废水达标排放但处理 成本过高。可见,高浓度难降解有机废水是一种难处理的高浓度污水,至今还没有一种十分 成熟的既能保证出水达标又经济可行的处理方法。
[0003]催化湿式氧化(CWA0)作为新型高效的水处理净化技术,是指在催化剂作用下,以 氧气或空气为氧化剂,在一定温度(80〜300°C)、气相压力(0.5〜6MPa)和反应停留时间(30 〜120min)的条件下,将较高浓度的有机污染物(化学需氧量C0DCr约为1〜100g/L)氧化为易 于微生物降解处理的中间产物或C02、N2和H20。因此,CWA0法是处理高浓度难降解有机废水 的有效方法。
[0004] 李海生在博士学位论文中,以Co/Bi复氧化物作为催化剂,氧气作为氧化剂,利用 CWA0法降解垃圾渗滤液,在反应温度30(TC、氧分压2 • 5MPa、催化剂用量12g/L条件下,垃圾 渗滤液的C0DCr降解到150tng/L。但是过渡金属氧化物在垃圾渗滤液降解的酸性环境下不稳 定,而且30(TC的反应温度过高,废水处理成本增加。
[0005] 王健在博士学位论文中,以凝胶法制备Mn/Ce复氧化物催化剂,利用CWA0法降解垃 圾渗滤液,此法同样存在着过渡金属催化剂不稳定的问题。
[0006]中国发明专利授权公告号CN1278771C公布了一种M0x/Ce02-Ti02催化剂,其活性组 份M0X为贵金属氧化物,Ce02-Ti02为催化剂载体。可见,其活性组分及载体相对于其他金属 及氧化铝,价格昂贵。
[0007]中国发明专利公布号CN102728350A公布了 一种以贵金属为活性组分、Ti〇2为载 体、等体积浸渍法制备的CWA0催化剂,可见其活性组分及载体价格昂贵。
[0005] 中国发明专利公布号CN103041818A公布了一种以过渡金属元素Cu、Cr、Mo、Fe、Ni、 Co、Mn中的一种或几种,及助剂稀土元素1^、(^、?1*、附中的一种或几种作为催化剂组分,多 孔惰性材料蜂窝陶瓷、青石、沸石分子筛或活性炭为载体的浸渍型CWA0催化剂,但是催化剂 组分构成中未涉及贵金属。
[0009]中国发明专利授权公告号CNl〇2897895B公布了共沉淀型钴锰复合氧化物催化剂 的制备,用于催化臭氧氧化有机物中,其中未涉及贵金属的掺杂,且共沉淀催化剂在废水降 解产生的酸性环境下易于溶解。
[0010] 非均相CWAO催化剂组分有三种类型:贵金属、过渡金属和稀土金属。其中贵金属催 化剂(Pt,Ru和Pd等)价格比较昂贵,但它们的催化活性和稳定性远高于过渡金属氧化物,尤 其在难降解有机化合物的氧化降解过程中此类催化剂往往表现出优异的催化活性;过渡金 属氧化物主要有CuO、C〇3〇4和NiO等,此类催化剂成本低廉,但存在选择性较差,在苛刻的 CWA0反应条件下活性组分的流失易导致催化剂失活等缺点;稀土金属本身无催化性能,但 因为其特殊的理化性能,其添加可以增强催化剂的稳定性及活性,故稀土金属广泛应用于 催化助剂。目前国内研宄者主要以贵金属、稀土金属和过渡金属中的一种或两种作为催化 剂组分。
[0011] 发明人课题组2012年在《当代化工》杂志上发表的论文“钌催化剂在模拟印染废水 CWA0法处理中的应用”,其中制备了催化剂“RU-CU-Fe-Ce-La/Al2〇3”,但是该催化剂尽管含 有贵金属、过渡金属和稀土金属,但其活性有待进一步提高。
发明内容
[0012] 本发明目的在于克服现有技术存在的问题,提供一种针对高浓度难降解有机废水 具有CODcr去除率高、不存在生物细菌中毒及二次污染、工艺流程简单的催化湿式氧化催化 剂及其制备方法。
[0013] 本发明目的通过如下技术方案实现:
[0014] 难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂,以重量份数计,催化剂的组分包括:
[0015] (a) 30份的预处理的载体FSC;⑹1〜4份RuC13 • 3H2〇;
[0016] (c) 2〜6份的Fe (N〇3) 3 • 9H20; (d) 2〜6份的Co (N03) 2 • 6H20;
[0017] (e) 4〜8份的Ce⑽3) 3 • 6H20;⑴35〜55份的蒸馏水。
[0018] 其中组分⑹、(c)、(d)、(e)和⑴配置的浸渍液是60重量份。
[0019] 优选以重量份数计,所述的蒸馈水用量为45份。
[0020] 所述难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,包括以下步骤:
[0021] ⑴浸渍液的配制:将选取的组分⑹、(c)、(d)、(e)和⑴配置成浸渍液;
[0022] ⑵浸渍:向浸渍液中投入预处理的载体FSC,在空气浴振荡器中浸渍8〜12h,空气 浴振荡器的设定温度为20〜40°C,转速为100〜200r/min;
[0023] (3)烘干:在电热鼓风干燥箱中烘干;
[0024] ⑷焙烧:将烘干的样品在温度为300〜6〇0°C条件下焙烧2〜eh,得到成品催化剂。
[0025] 优选地,所述向浸渍液中投入预处理的载体FSC是向6〇重量份浸渍液中投入30重 量份预处理的载体FSC。
[0026] 优选地,所述预处理的载体FSC是将FSC载体先用清水洗涤,再用蒸馏水洗涤到澄 清为止,于9〇〜l2〇°C烘干2〜4h,最后在3〇0〜400°C焙烧2〜4h,得预处理载体FSC。
[0027] 优选地,所述烘干是在90〜120°C通风条件下将样品烘干8〜12h。
[0028]优选地,所述焙烧是将烘干的样品置于高温箱式电阻炉中,以4〜8°C/min的加热 速率升温到设定温度300〜600°C焙烧。
[0029] 相对于现有技术,本发明具有如下优点:
[0030] 1)本发明催化剂“Ru-Fe-Co-Ce/FSC”的催化活性明显高于现有技术催化剂“Ru-Cu-Fe-Ce-La/Al2〇3”,在同样由贵金属、过渡金属和稀土金属组成的催化剂情况下,在相同 的操作条件下处理相同的垃圾渗滤液催化活性有显著的提高,催化剂具有活性高、稳定性 强的特性。
[0031] 2)本发明整个处理过程只需要一个混凝沉降池和一个高压反应釜,比起常规的物 化、生化及其他组合工艺,其工艺流程简单。
[0032] 3)垃圾渗滤液的CWA0反应中,在反应的起始阶段需要电加热;系统正常运行时会 释放大量的热量,系统释放的热量基本可以维持反应系统的高温状态,故反应体系节能环 保;
[0033] 4)在CWA0的催化剂、高温、高压的共同作用下,难降解的垃圾渗滤液组分被彻底分 解为⑶2、H20或者其他有机小分子物质,避免毒性污染物对生物细菌的抑制,不会导致二次 污染。本发明可将高浓度的垃圾渗滤液处理至达到国家标准。
附图说明
[0034] 图1为实施例2制得的RFCC催化剂的扫描电镜图。
[0035] 图2为实施例2制得的RFCC催化剂的透射电镜图。
[0036] 图3为实施例2制得的RFCC催化剂的孔结构图。
[0037] 图4为实施例2制得的RFCC催化剂的XRD图。
[0038] 图5为实施例2制得的RFCC催化剂Fe 2p的XPS图。
[0039] 图6为实施例2制得的RFCC催化剂Co 2p的XPS图。
[0040] 图7为实施例2制得的RFCC催化剂Ce 3d的XPS图。
[0041] 图8为实施例2制得的RFCC催化剂Ru 3p的XPS图。
具体实施方式
[0042] 为更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明,但实施 例不构成对本发明要求保护范围的限定。
[0043] 本发明中,h代表小时,min代表分钟,CWA0代表催化湿式氧化。
[0044] 实施例1
[0045] 一种难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:
[0046] 1)载体的预处理
[0047]催化剂载体:FSC,辽宁省抚顺催化剂厂生产,三叶草状,其构成原料为氧化铝粉、 美国进口 SB粉、田菁粉。上述物料混合压条成型后,5〇0〜6〇(TC焙烧1〜3h,得到催化剂载体 FSC,其主体成分为y _Al2〇3 WSC的孔容:0 • 63cm3/g,BET比表面:270m2/g,形状:棱柱且 f 1.2〜1: .4_,粒度:3〜8ram。将三叶草状FSC载体先用清水洗涤3遍,再用蒸馏水洗涤到澄清 为止,于90〜120°C烘千2〜4h,最后在300〜40(TC焙烧2〜4h,预处理得FSC载体备用;
[0048] 2)浸渍液的配制:将选取的组分配置成浸渍液60重量份;将RuC13 • 3H2〇、Fe (NO3)3 • 9H2〇、Co(N〇3)2 • 6H2〇、Ce(N〇3)3 • 6出0,按照表 1 中的质量分别为4§、3§、3§、58溶于 45g蒸馏水中,然后滴加稀硝酸使水合三氯化钌(RuCh • 3Ifc0)完全溶解,配制成浸渍液; [0049] 3)浸溃:6〇重量份浸渍液中投入3〇重量份预处理的载体FSC,在设定温度35。(:及转 速150r/min的空气浴振荡器中浸渍l〇h;
[0050] 4)烘干:在电热鼓风干燥箱中,于100°c通风条件下将浸溃后的样品烘干10h;
[0051] 5)焙烧:将烘干的样品置于高温箱式电阻炉中,以6°C/min的加热速率升温到设定 温度450°C并开始计时,保持恒温焙烧的时间为3h,得到成品催化剂。
[0052] 实施例2
[0053] 催化剂制备方法改变浸渍液的原料组分构成,制备的催化剂见表1,载体FSC都为 30重量份;
[0054] 一种难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:
[0055] 1)载体的预处理同实施例1。
[0056] 2)将RuCh • 3H20、Fe (N〇3) 3 • 9H20、C〇 (N〇3) 2 • 6H20、Ce (N〇3) 3 • 6H2〇,按照表 1 中的 质量分别为扣、48、38、58溶于45§蒸馏水中,然后滴加稀硝酸使水合三氯化钌完全溶解,配 制成浸渍液;
[0057] 3)浸渍:60重量份浸渍液中投入30重量份预处理的载体FSC,在设定温度邪及转 速150r/tnin的空气浴振荡器中浸溃l〇h;
[0058] 4)烘干:在电热鼓风千燥箱中,于100°C通风条件下将样品烘干l〇h;
[0059] 5)焙烧:将烘千的样品置于高温箱式电阻炉中,以6°C/min的加热速率升温到设定 温度450°C并开始计时,保持恒温焙烧的时间为3h,得到成品催化剂。
[0060] 实施例3
[0061] 一种难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:
[0062] 1)载体的预处理同实施例1。
[0063] 2)将RuCh • 3H20、Fe (N03) 3 • 9H2〇、Co (N〇3) 2 • 6H20、Ce (N〇3) 3 • 6H2〇,按照表 1 中的 质量分别为說、知、48、68溶于458蒸馏水中,然后滴加稀硝酸使水合三氯化钌完全溶解,配 制成浸渍液;
[0064] 3)浸渍:60重量份浸渍液中投入3〇重量份预处理的载体FSC,在设定温度35°C及转 速150r/min的空气浴振荡器中浸渍l〇h;
[0065] 4)烘干:在电热鼓风干燥箱中,于100°C通风条件下将样品烘干l〇h;
[0066] 5)焙烧:将烘千的样品置于高温箱式电阻炉中,以6°C/min的加热速率升温到设定 温度450°C并开始计时,保持恒温焙烧的时间为3h,得到成品催化剂。
[0067] 实施例4
[0068] 一种难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,包括如下步骤:
[0069] 1)载体的预处理同实施例1。
[0070] 2)将RuC13 • 3H20、Fe (N〇3) 3 • 9H2〇、Co (N〇3) 2 • 6H20、Ce (N〇3) 3 • 6H20,按照表 1 中的 质量分别为1〖、4〖、48、如溶于4如蒸馈水中,然后滴加稀硝酸使水合三氯化钌完全溶解,配 制成浸渍液;
[0071] 3)浸渍:60重量份浸渍液中投入30重量份预处理的载体FSC,在设定温度35。(:及转 速150r/min的空气浴振荡器中浸渍l〇h;
[0072] 4)烘干:在电热鼓风干燥箱中,于100°C通风条件下将样品烘干l〇h;
[0073] 5)焙烧:将烘干的样品置于高温箱式电阻炉中,以6°C/min的加热速率升温到设定 温度450°C并开始计时,保持恒温焙烧的时间为3h,得到成品催化剂。
[0074] 实施例5〜6
[0075] 改变实施例2催化剂RFCC的焙烧条件,即改变焙烧温度和焙烧时间,操作过程同比 较例1,系列焙烧条件见表3,不同焙烧条件催化剂的CWA0反应条件同比较例1,表征催化剂 活性的垃圾渗滤液C0Der去除率和浊度去除率见表3。
[0076] 比较例1
[0077] 将10g RuC13 • 3H20、5g Ce (N〇3) 3 • 6H20溶于45g蒸馏水中,配制成浸渍液,然后滴 加适量稀硝酸(约70滴)使水合三氯化钌完全溶解,配制成Ru-Ce浸渍液,将30g FSC载体浸 渍到上述浸渍液中,然后置于空气浴恒温振荡器中,在35°C、150rpm的条件下动态浸渍10h, 取出,用蒸馏水洗涤2次,沥干水分后,于干燥箱中、在空气的气氛中、l〇(TC通风条件下,干 燥l〇h;再将样品放入高温箱式电阻炉中,以6°C/min的加热速率升温到450°C,恒温焙烧3h, 得到Ru3Ce3/FSC催化剂,简称RC。
[0078] 垃圾渗滤液的CWA0法处理:原垃圾渗滤液的C0D&为1000〜60,000mg/L,加入100〜 800mg/L的聚合氯化错,混勾搅拌10〜30min,沉降20〜40min,上清液即为预处理的垃圾渗 滤液;将250mL预处理的垃圾渗滤液置于0.5L GS型反应釜中,同时投入本发明催化剂2〜8g 催化剂/L垃圾液,设定反应温度为160〜30(TC;反应釜加热升温到设定温度时,通入氧气或 者空气到设定的氧分压0.5〜5MPa,开始计时,反应到设定时间60〜150min。优选RC催化剂 应用于垃圾渗滤液的CWA0法处理,CWA0反应条件:催化剂用量为4g/L (4.0g催化剂/L垃圾 液),反应温度为180°C,氧分压为1.5MPa,反应时间为90min。
[0079] 比较例2
[0080] 催化剂的制备条件同比较例1,但催化剂制备的浸渍液组分中不加入Ru组分,处理 垃圾渗滤液的结果见表2。
[0081] 比较例3
[0082] 催化剂的制备条件同比较例1,但垃圾渗滤液中不加入催化剂,处理垃圾渗滤液的 结果见表2。
[0083] 比较例4
[0084] 以2012年在《当代化工》杂志上发表的论文“钌催化剂在模拟印染废水CWA0法处理 中的应用”作为比较例4,见表3,该实施例制备了催化剂“Ru-Cu-Fe-Ce-La/Al2〇3”。
[0085] 表1各催化剂制备的浸溃条件
[0086] (单位:克)
[0087] ________ 实施例 | RuC13 • 3H20 Fe (N〇3) 3 • 9H20 I Co (N〇3) 2 • 6H2O I Ce (N〇3) 3 • 6H2O 蒸馏水 实施例 1 4__3__3__5___45_ 实施例2 3__4____5___45 实施例2__3__4__6___45_ 实施例1__4__4___6___45_ 比较例 1 10 ~〇" 0 ^ 5___45_ 比较例2 1 5 5_ 5 | 45 —
[0088] 仙013-3出0溶液中1?11质量分数为38.75%。
[0089] 实施例和比较例在垃圾渗滤液处理中的效果测试:
[0090] 所用垃圾渗滤液取自于垃圾填埋场的调节池出水口,其水质参数,CODcr: 8836mg/ 乙、色度7000倍、浊度2600町1]411值9_5。
[0091] 垃圾渗滤液的预处理:
[0092] 将垃圾渗滤液中的大颗粒物质首先以低成本的混凝沉降法去除。投加2〇〇mg/L的 聚合氯化铝到垃圾渗滤液中,搅拌混匀20min,再沉降30min,上清液即为预处理的垃圾渗滤 液。预处理后的垃圾渗滤液其水质参数:⑶Dcr 6008mg/L,色度5000倍,浊度1725NTU,pH值 9.5。
[0093] 实施例和比较例测试方法:
[0094] 实施例和比较例所得催化剂应用于垃圾渗滤液的CWA0法处理,CWA0反应条件:催 化剂用量为4. Og/L (4.0g催化剂/L垃圾液),反应温度为180°C,氧分压为1 • 5MPa,反应时间 为90min〇
[0095] 表2各催化剂的CWA0应用结果 实細 池度去除率(%)
[0096] 实施例 1 'W2 ; M3:; 实施例2 | 瑰_4 ] — 实施例3 I 76J 91翁 实施例 4 ..........._____
[0097] 比较例 1 flJ_ ill 比较例 2 比较例 3 ;||:.:6:
[0098]由表2可见,实施例1〜4催化剂对垃圾渗滤液的处理效果很好。比较例1的催化剂 因为贵金属含量高故成本高、比较例2的催化剂活性较低,比较例3中因为无催化剂,废水的 氧化效率很低;说明Ru、Fe、Co、Ce复合催化剂的活性高。
[00"]由表3,焙烧温度300〜600°C、焙烧时间2〜4h的催化剂RFCC,在相同的操作条件下 对垃圾渗滤液的处理效果。对比己经报道的比较例4的“Ru-Cu—Fe—Ce-La/Al2〇3”催化剂,实 施例2、5、6催化剂对垃圾渗滤液的处理效果明显提高。
[0100] 表3 RFCC催化剂制备的焙烧条件及CWA0应用结果
[0101] ..... ; . _ _ ___ 丨:_烧藤度|:德)丨:焙烧时间浊處舎除率(%|丨 :一…一^ : ; ;;1 : :_.实瓣 _ 裳_:_~^_0k 实赘_$ ; 聊. 4 ^4,0: ~~~ |7.4 丨…… 處_細 _ : 2 ^ 714 : S1 :: r::::顧_ .....丨—.....….、一一二=〒— 比_4 : ~* …~ :㈣ 3:: '齡 :抑
[0102]本发明的催化剂“Ru-Fe-Co-Ce/FSC”的催化活性明显高于比较例4的“仙-〇^6-Ce-La/Al2〇3’’。在相同的操作条件下处理相同的垃圾渗滤液,“Ru—Fe—c〇_Ce/FSC,,催化剂达 到的浊度去除率为92.7 %,而“Ru-Cu-Fe-Ce-La/A 12〇3”催化剂达到的浊度去除率仅为 80.5%。可见4组分RuC13 • 3H20、Fe (N〇3) 3 • 9H20、C〇 (N〇3) 2 • 6H2〇、Ce (N〇3) 3 • 6H20的复合并 且负载于FSC载体上,取得了意想不到的效果。由此分析,催化剂的组分之间可能存在协同 作用(下述通过催化剂的XPS表征进行分析)。
[0103] 对上述实施例2制得的RFCC催化剂进行检测:利用日本岛津SSX550型扫描电子显 微镜(SEM)观测催化剂的表面形貌,发现催化剂活性组分在载体的表面分布均匀(如图1,放 大2000倍)。利用美国FEI Tecnai G2型透射电子显微镜(TEM),观测催化剂活性组分的粒 径,发现颗粒粒径为1 〇〜2〇nm,平均粒径15nm (如图2,放大20万倍)。利用美国麦克公司的 ASAP2400型物理吸附仪上进行N2吸附-脱附实验(如图3),以测定催化剂的孔径分布等孔结 构性能,得到催化剂的BET比表面、孔容、平均孔径分别为253m2/g、0 • 55cm3/g、7 • 64nm,发现 催化剂的大孔尺寸在2〇mn左右,介孔孔径集中分布在7nm左右。利用日本理学D/max RB型X 射线衍射仪(XRD,CuKa射线,40kV,100mA)检测样品的晶型结构(如图4),发现在催化剂中载 体及活性组分主要以y-Al2〇3、Ru02、FeCo和Ce4〇7的形式存在,催化剂中Fe、Co相互参杂形成 固溶体,Ce02与Ce2〇3之间晶格氧相互转化形成Ce4〇7,这些变化使催化剂的稳定性得到提高。
[0104] 实施例7
[0105] 对45(TC、3h焙烧的RFCC催化剂,设定的CWA0反应条件及应用结果见表4〇
[0106] 比较例5
[0107] 反应条件同实施例7,但不加入催化剂,处理垃圾渗滤液的结果见表4。
[0108] 表4 RFCC催化剂在垃圾渗滤液CWA0处理中的应用条件及应用结果
[0109] ^ cnDr' 油療秦: :::反座温氧分压反应时催化剂CODCr 2^:丨魏度=色廣;從h 头11例度(。0 间㈣n量(g/L) WL) ^痛」癖1 丨丨翼__'7 1..S h :9〇- | ::: Jo :::鄉.7 L 麟4 it ; J7.1f H 5 16;0: 15 H 90 6 ||83 ;i' ; 263:#'' [ :». : H
[0110] 在实施例7中,使用RFCC催化剂,在反应温幅度260°C、氧分压1.5MPa、催化剂用量 8g/L的条件下,经过90min的处理,垃圾渗滤液的0)DCr去除率、浊度去除率分别高达98 • 7 %、 99.0 %,0)DCr、色度、pH分别降为80mg/L、30倍和7 • 15,均达到国家标准《污水综合排放标准》 (GB8978—1996)的一级标准。RFCC催化剂使用的实施例7的处理效果明显高于无催化剂作 用的比较例5的应用效果,故RFCC催化剂存在高活性。
[0111] 实施例8、9
[0112] 催化剂的稳定性实验。在实施例7,使用后的RFCC催化剂回收,用清水冲洗干净,在 电热鼓风干燥箱中l〇〇°C下干燥2h,在箱式电阻炉中350°C下焙烧2h,然后重复利用。CWA0反 应条件同实施例7,在第二次(实施例8)及第三次使用(实施例9)时,处理后垃圾渗滤液的 C0DCr分别为106、128mg/L,色度均为40倍,pH分别为7 • 18、7 • 20,见表5。按照《污水综合排放 标准》(GB8978—1996),⑶DCr达到二级标准,色度和pH达到一级标准。可见,催化剂性能稳 定。
[0113] 表5 RFCC催化剂在垃圾渗滤液CWA0处理中的重复应用性
[0114] 截麵例反应温度氧分压嵚處翁_催:從_讀…去色髮― (態::綱雜 德地 :(g‘) (mg/L)除率(%)(倍) 爾 ::卖施鏡T:.鑛Q: _:1# .着 8:: 80 98,7 30~~"~~"j )5 实施例 8 j26Q 1.5 90 丨:;8 106 9m '—i〇—' —涵一:
[0115] 实施例9 260 1.5 | |0:: I :$; [ 1鍊’…「…势梦'…:丨:……j
[0116]从上面的实施例和对比例来看,本发明催化剂“Ru-Fe-Co-Ce/FSC”的催化活性明 显高于现有技术催化剂“Ru-Cu-Fe-Ce-La/AhO3”,在同样由贵金属、过渡金属和稀土金属组 成的催化剂情况下,在相同的操作条件下处理相同的垃圾渗滤液有显著的提高。对比,本发 明利用日本岛津Kratos AXIS Ultra DLD型X射线光电子能谱(XPS)仪对肋^^-(:。-(^/丫_ Al2〇3、Fe-C〇-Ce/ y -Al2〇3、Fe-Co/ y -Al2〇3催化剂表面元素的化合状态进行xps表征,结果 如图5。催化剂中Fe、Co的变化趋势相同,添加Ce后,对Fe 2p、Co 2p的峰型和结合能位置没 有大的改变,而Ru的添加,使Fe 2p、Co 2p结合能整体向低结合能方向移动(见图5和图6), 同时?6低价态物质奸2++?£53〇4)的含量从34.7%增加到63_6%(见表6);&)中开始出现单质 Co,其含量为17.2% (表6),低价态物质的出现利于增加催化剂活性中心,从而提高催化剂 对废水的降解能力。如图7所示,C e 3 d的X P S谱拟合为u和v两个系列的自旋能谱,在u (900.0-900.6eV),u”(906.2-907.5eV),u,,,(915.6-916.6eV)和v (881.6-882.2eV),v” (888.3-889. leV),v”’(897.5-898_2eV)处分别归属于Ce4+的Ce 3dv2和Ce 3d5/2的特征ll#, Ce3+的Ce 况3々和Ce 3d5/2的特征峰分别在u’(9〇3.2-903_5eV)和v’(884.8-885.2eV),添加 后的Ce的结合能向高结合能方向发生移动,且低价态Ce含量有所增加,Ce3+的含量从19.7% 提高到22 • 0 % (表6)。从图8中对Ru的峰谱分析可知,Ru以0价和4价形式存在,从峰谱中面积 可以得出单质RU含量高达63.6% (表6),催化剂中主要是以单质Ru的形式存在,且Ru〇和Ru4+ 的结合能比标准能谱要高,分别为妨2.1和465_0eV。综上所述,添加RU后,由于Fe、Co和Ce元 素的费米能级低于Ru元素,且稀土元素Ce因驰豫效应,致使Ce和Ru元素的电子转移到Fe和 Co元素上,改变了各元素周围电子云密度,导致Fe办和Co 2p结合能降低,而Ce 3d和Ru 3p 结合能偏高,使得Fe和Co元素化合物中低价物质含量增多,且RU元素中主要以单质Ru存在, 这些变化均增加了催化剂的活化中心的数量,故能够提高催化剂的活性,这表明Ru元素与 Fe、Co和Ce元素之间有着强烈的协同作用。
[0117] 表6 RFCC和FCC催化剂中低价元素含量
[0118] _ 数量比__Fe-Co-Ce/ y -AI2O3 Ru-Fe-Co-Ce/ y -AI2O3 (Fe2++Fe3〇4) / (Fe2++Fe3+++Fe3〇4)) 34.7% 63.6% Co/ (Co+Co2+) ~ — T7.2% Ce3+/ (Ce3++Ce4+) 19.7% 22.0% Ru/ (Ru+Ru4+)____ 63.6% —

Claims (7)

1.难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂,其特征在于,以重量份数计,催化剂的组分 包括: (&)30份的预处理的载体?3(:;叫1〜4份1?11(:13-3出0; (c) 2〜6份的Fe (N〇3) 3 • 9H2〇; (d) 2〜6份的Co (N〇3) 2 • 6H2O; (e) 4〜8份的Ce (NO3) 3 • 6H2〇; (f) 35〜55份的蒸馏水; 以重量份数计,所述组分⑹、(c)、(d)、(e)和(f)配置的浸渍液为60重量份; 所述载体FSC的构成原料为氧化铝粉、美国进口 SB粉、田菁粉;构成原料混合压条成型 后,500〜600°C焙烧1〜3h,得到催化剂载体FSC,其主体成分为y-Al2〇3。 ^ ’、
2. 根据权利要求1所述的难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂,其特征在于,以重量 份数计,所述的蒸馏水用量为45份。 ’
3. 权利要求1或2所述难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,其特征在于 包括以下步骤: (1) 浸渍液的配制:将选取的组分⑹、(c)、(d)、(e)和(f)配置成浸渍液; (2) 浸渍:向浸溃液中投入预处理的载体FSC,在空气浴振荡器中浸渍8〜丨2h,空气浴振 荡器的设定温度为20〜40°C,转速为100〜200r/min; ⑶烘干:在电热鼓风千燥箱中烘干; 焙烧:将烘干的样品在温度为300〜6〇0°C条件下焙烧2〜册,得到成品催化剂。
4. 根据权利要求3所述的难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,其特征 在于,所述向浸渍液中投入预处理的载体FSC是向6〇重量份浸渍液中投入30重量份预处理 的载体FSC。
5.根据权利要求3所述的难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,其特征 在于,所述预处理的载体FSC是将FSC载体先用清水洗涤,再用蒸馏水洗涤到澄清为止,于90 〜12(TC烘干2〜4h,最后在300〜400°C焙烧2〜4h,得预处理载体FSC。
6.根据权利要求3所述的难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,其特征 在于,所述烘干是在90〜120°C通风条件下将样品烘干8〜12h。
7.根据权利要求3所述的难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂的制备方法,其特征 在于,所述焙烧是将烘干的样品置于高温箱式电阻炉中,以4〜8°C/min的加热速率升温到 设定温度300〜600°C焙烧。
CN201510274988.5A 2015-05-26 2015-05-26 难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂及其制备方法 CN104888803B8 (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510274988.5A CN104888803B8 (zh) 2015-05-26 2015-05-26 难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510274988.5A CN104888803B8 (zh) 2015-05-26 2015-05-26 难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂及其制备方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
CN104888803A CN104888803A (zh) 2015-09-09
CN104888803B CN104888803B (zh) 2017-08-29
CN104888803B8 true CN104888803B8 (zh) 2017-10-27

Family

ID=54022007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510274988.5A CN104888803B8 (zh) 2015-05-26 2015-05-26 难降解有机废水的催化湿式氧化催化剂及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104888803B8 (zh)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106423210A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二甲基甲酰胺的负载型泡沫铝催化剂
CN106391049A (zh) * 2016-10-14 2017-02-15 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除丙烯腈的负载型沸石催化剂
CN106268863A (zh) * 2016-10-14 2017-01-04 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二氯联苯的负载型四氧化三铁催化剂
CN106391051A (zh) * 2016-10-14 2017-02-15 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二甲基甲酰胺的负载型泡沫铁催化剂
CN106423209A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二甲基甲酰胺的负载型五氧化二钒催化剂
CN106311277A (zh) * 2016-10-14 2017-01-11 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除丙烯腈的负载型泡沫铜催化剂
CN106391050A (zh) * 2016-10-14 2017-02-15 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二甲基甲酰胺的负载型四氧化三铁催化剂
CN106423211A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二氯联苯的负载型泡沫铁催化剂
CN106513031A (zh) * 2016-10-14 2017-03-22 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二甲基甲酰胺的负载型沸石催化剂
CN106391047A (zh) * 2016-10-14 2017-02-15 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二甲基甲酰胺的负载型泡沫镁催化剂
CN106423206A (zh) * 2016-10-14 2017-02-22 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除二甲基甲酰胺的负载型泡沫铜催化剂
CN106391053A (zh) * 2016-10-14 2017-02-15 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除丙烯腈的负载型泡沫铁催化剂
CN106391012A (zh) * 2016-10-14 2017-02-15 北京清水润土环保科技有限公司 用于超临界水氧化去除丙烯腈的负载型泡沫铝催化剂
CN106904724A (zh) * 2017-03-28 2017-06-30 佛山科学技术学院 一种Fe‑Cu‑La复合浸渍型CWAO催化剂的催化方法
CN107297212A (zh) * 2017-06-06 2017-10-27 佛山科学技术学院 一种Fe‑Co‑Pt‑La‑Ti复合催化剂的催化湿式氧化处理方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101045204A (zh) * 2006-03-10 2007-10-03 株式会社日本触媒 用于废水处理的催化剂以及使用所述催化剂的废水处理方法
CN103657681A (zh) * 2013-08-16 2014-03-26 韩山师范学院 一种贵金属-过渡金属-稀土复合的催化湿式氧化催化剂制备方法
JP2015096258A (ja) * 2009-12-22 2015-05-21 株式会社日本触媒 排水処理用触媒を用いた排水の処理方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101045204A (zh) * 2006-03-10 2007-10-03 株式会社日本触媒 用于废水处理的催化剂以及使用所述催化剂的废水处理方法
JP2015096258A (ja) * 2009-12-22 2015-05-21 株式会社日本触媒 排水処理用触媒を用いた排水の処理方法
CN103657681A (zh) * 2013-08-16 2014-03-26 韩山师范学院 一种贵金属-过渡金属-稀土复合的催化湿式氧化催化剂制备方法
CN104226332A (zh) * 2013-08-16 2014-12-24 韩山师范学院 一种贵金属-过渡金属-稀土复合的催化湿式氧化催化剂制备方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"钌催化剂在模拟印染废水CWAO法处理中的应用";王庆雨等;《当代化工》;20120928;第41卷(第9期);第943-945页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104888803B (zh) 2017-08-29
CN104888803A (zh) 2015-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104128184B (zh) 一种漂浮型CoFe2O4/TiO2/漂珠复合光催化剂及其制备方法
CN103041818B (zh) 催化湿式氧化催化剂的制备方法和有机废水处理方法
CN102198405B (zh) 一种净化室内甲醛用的复合催化剂及其制备方法
Vinoth et al. TiO2–NiO p–n nanocomposite with enhanced sonophotocatalytic activity under diffused sunlight
Chen et al. Studies on the photocatalytic performance of cuprous oxide/chitosan nanocomposites activated by visible light
CN104009242B (zh) 一种燃料电池阴极催化剂金属/金属氧化物负载的氮掺杂的多孔碳网络结构材料制备方法
Rashid et al. Enhancement of photocatalytic activity of zinc/cobalt spinel oxides by doping with ZrO2 for visible light photocatalytic degradation of 2-chlorophenol in wastewater
CN103539227A (zh) 含CuO中间层的负载Ag掺杂MnO2-CeO2活性氧化铝粒子电极的制备工艺
CN105056882A (zh) 一种脱除硫化氢的改性生物炭基吸附剂的制备方法
CN104801333B (zh) 一种负载型镍基催化剂的制备方法
CN106076335B (zh) 一种非均相Fenton催化剂的制备方法和应用
CN105749893B (zh) 一种表面负载纳米二氧化钛的改性活性炭纤维丝的制备方法
CN101780412A (zh) 用于在常温常压下处理工业废水的催化剂及其制备方法
CN102941084A (zh) 一种负载型双组分金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法
CN107282068B (zh) 铜氧化物柱撑层状氧化锰催化剂及其制备方法及应用
CN107008326B (zh) 一种碳量子点负载铁基材料高效异相类芬顿催化剂的制备方法
CN105080565B (zh) 负载型臭氧氧化催化剂的制备方法
CN103816900B (zh) 一种金属氧化物/TiO2纳米催化剂及其制备方法
CN103521222B (zh) 多相催化湿式氧化催化剂及其制备方法
Li et al. Solvent-free method to encapsulate polyoxometalate into metal-organic frameworks as efficient and recyclable photocatalyst for harmful sulfamethazine degrading in water
CN105080550B (zh) 处理煤气化废水的臭氧氧化催化剂的制备方法
CN108311117B (zh) 一种用于重金属废水处理的磁性生物炭材料及其制备方法
CN102921406B (zh) 活性炭催化剂以及其制备方法和应用
CN102029144A (zh) 一种吸附废水中重金属离子和染料的吸附剂及其制备方法
CN102049256B (zh) 一种废水处理催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Yongli

Inventor after: Peng Feng

Inventor after: Chen Xin

Inventor after: Yang Siyuan

Inventor before: Zhang Yongli

Inventor before: Peng Feng

Inventor before: Yang Siyuan

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20170825

Address after: 528000 Zhangcha Road, Chancheng District, Guangdong, No. 1 Jiangwan Road, No. 18,

Patentee after: Foshan Science &. Technology College

Address before: 510640 Tianhe District, Guangdong, No. five road, No. 381,

Patentee before: South China University of Technology

CI03 Correction of invention patent
CI03 Correction of invention patent

Correction item: Patentee|Address|Inventor

Correct: Foshan Science &. Technology College|528000 Zhangcha Road, Chancheng District, Guangdong, No. 1 Jiangwan Road, No. 18,|Zhang Yongli|Peng Feng|Chen Xin|Yang Siyuan

False: South China University of Technology|510640 Tianhe District, Guangdong, No. five road, No. 381,|Zhang Yongli|Peng Feng|Yang Siyuan

Number: 35-01

Volume: 33

Correction item: Patentee|Address|Inventor

Correct: Foshan Science &. Technology College|528000 Zhangcha Road, Chancheng District, Guangdong, No. 1 Jiangwan Road, No. 18,|Zhang Yongli|Peng Feng|Chen Xin|Yang Siyuan

False: South China University of Technology|510640 Tianhe District, Guangdong, No. five road, No. 381,|Zhang Yongli|Peng Feng|Yang Siyuan

Number: 35-01

Page: Fei Ye

Volume: 33