一種低熱降解催化劑及其制備與使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種低熱降解催化劑及其制備與使用方法，它的各組分的重量百分比為：Mn3O4?15～35%、CuO?15～35%、NiO?0～35%、Co3O4?15～50%、RuO2?2～4%；它是將金屬氧化物按重量百分比混合磨細(xì)，在馬弗爐高溫下處理2小時(shí)，再與磨細(xì)后的RuO2混合調(diào)制，研磨至80目而得到的；使用時(shí)按有毒難降解工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的濃度，加入有機(jī)污染物相同質(zhì)量或1倍的低熱降解催化劑，在30～45oC下，20～30轉(zhuǎn)/分緩慢攪拌2～5h進(jìn)行有機(jī)污染物物理吸附移除，靜置30～60h進(jìn)行化學(xué)催化降解反應(yīng)，最后離心分離低熱降解催化劑完成有毒難降解工業(yè)廢水處理。
【專利說明】一種低熱降解催化劑及其制備與使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化劑，特別涉及低熱降解催化劑及其制備與使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國工業(yè)的飛速發(fā)展，有毒難降解工業(yè)廢水的排放量劇增，由此而帶來的水質(zhì)污染已成為我國環(huán)境污染的一個(gè)主要問題。有毒難降解工業(yè)廢水主要來自于毛紡、制藥、印染、油漆、石化及精細(xì)化工、食品等多種行業(yè)。其特點(diǎn)是成分復(fù)雜，含有如硝基苯類、苯胺類、酚類等各種不同的生物毒害物質(zhì)，C0D、色度、鹽分和有毒難降解物質(zhì)含量高，混合廢水的B0D5/C0D&很低(< 0.2)，遠(yuǎn)小于業(yè)界公認(rèn)的較難生化值0.3和不易生化值0.25。同時(shí)，高濃度難降解有機(jī)工業(yè)廢水中污染物分散狀態(tài)可分為三類:粗分散系、膠態(tài)分散系和高分散系。粗分散系顆粒D為0.2?200 um，如涂料、纖維雜質(zhì)等。膠態(tài)分散系顆粒D為I?500 nm,如分散染料、大部分高分子化合物等。高分散系顆粒在0.05?1.5nm,如活性染料、小分子有機(jī)物及部分無機(jī)物。上述污染物，除高分散系不易形成膠體顆粒外，大部分以膠體狀態(tài)或懸浮、乳液狀態(tài)存在于污水中。粗分散系顆粒和膠態(tài)分散系顆粒是廢水中COD濃度的主要組成部分，占到了廢水中COD總濃度的70%?90%甚至更多，是這類廢水難生物降解的重要原因。
[0003]目前對(duì)難生化降解的有機(jī)廢水一般用二類方法進(jìn)行處理:一種是采用化學(xué)氧化和催化氧化為主的工藝，另一種治理方法是先預(yù)處理改變B0D/C0D比值，然后再采用生化法處理。
[0004]化學(xué)氧化和催化氧化是處理毒性大、濃度高、難生化降解廢水的有效方法，具有處理效率高、占地面積小、無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。而且因?yàn)樗艽蠓岣唠y降解廢水的可生化性，去除污染物的毒性，也被用來作為廢水進(jìn)入生化系統(tǒng)前的高效預(yù)處理措施之一。但由于該類工藝需高溫、高壓來強(qiáng)化處理效果，設(shè)備費(fèi)用大，能耗高，藥劑消耗量也較大，目前國外還僅限于小流量高濃度的難生化降解廢水處理，其推廣應(yīng)用受到很大限制。生化法由于其經(jīng)濟(jì)、高效，一直以來在有機(jī)廢水的二級(jí)和深度處理中占有重要的地位，是廢水處理達(dá)標(biāo)排放的重要保障。但因?yàn)檫@類廢水系高濃度、有毒、有害、難生化降解的廢水，如采用常規(guī)的生化法處理，則容易發(fā)生污泥自溶，導(dǎo)致生化處理失敗。因此，用生化法處理該類廢水時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施，以降低廢水的毒性和負(fù)荷，提高廢水的可生化性。因此，這些廢水系高濃度、有毒、有害、難生化降解的廢水，如采用常規(guī)的生化法處理，則容易發(fā)生污泥自溶，導(dǎo)致生化處理失敗。
[0005]有毒難降解工業(yè)廢水的治理將在較長的一段時(shí)期內(nèi)成為我國環(huán)境治理的難點(diǎn)和重點(diǎn)，探索經(jīng)濟(jì)有效易于工業(yè)化處理的新工藝顯得尤其重要。充分利用我國天然金屬氧化物資源，開發(fā)低熱降解有機(jī)污染物的催化劑并用于有毒難降解工業(yè)廢水的處理，有利于實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益三者的統(tǒng)一，對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有重要的應(yīng)用前景和意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)已有技術(shù)方案的不足，提供一種低熱降解催化劑以及它的制備方法，并利用其處理有毒難降解工業(yè)廢水，為金屬氧化物復(fù)合材料的大規(guī)模市場(chǎng)推廣，擴(kuò)大環(huán)境工程技術(shù)中有毒難降解工業(yè)廢水處理的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種低熱降解催化劑，它的各組分的重量百分比為:Mn30415 ?35%、CuO 15 ?35%、NiO O ?35%、Co304 15 ?50%、Ru02 2 ?4%。
[0008]一種制備權(quán)利要求1所述的低熱降解催化劑的方法，依次包括如下步驟:將金屬氧化物Mn304、Cu0、Ni0、Co304按重量百分比混合磨細(xì)至60目；在馬弗爐950?1450oC高溫下處理2小時(shí)，再與磨細(xì)至60目的Ru02混合調(diào)制；研磨至80目得到低熱降解催化劑。
[0009]一種權(quán)利要求1所述的低熱降解催化劑的使用方法，用于處理有毒難降解工業(yè)廢水，其具體步驟是:按有毒難降解工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的濃度，加入有機(jī)污染物相同質(zhì)量或I倍的低熱降解催化劑；在30?45oC下，20?30轉(zhuǎn)/分緩慢攪拌2?5h進(jìn)行有機(jī)污染物物理吸附移除；在30?45oC下，靜置30?60 h進(jìn)行化學(xué)催化降解反應(yīng)，最后離心分離低熱降解催化劑完成有毒難降解工業(yè)廢水的處理。
[0010]本發(fā)明所述的有毒難降解工業(yè)廢水是含有亞甲基藍(lán)、甲基橙、苯胺、硝基苯、氰化鈉、氟化鈉、磷酸鈉、苯酚、苯中的一種或兩種以上任意組合的工業(yè)廢水。
[0011]有益效果:利用熱催化效應(yīng)，即在30?45oC的作用下，低熱降解有機(jī)污染物的催化劑能有效的生成用于亞甲基藍(lán)、甲基橙、苯胺類、硝基苯類、氰化物、氟化物、磷酸鹽、酚類化合物、苯類化合物等高分子降解的自由基，“切斷”或氧化高分子鏈、鍵和基團(tuán)。其特點(diǎn)是催化劑制備簡(jiǎn)單、用量少、成本低、應(yīng)用方便，滿足使用要求。可廣泛用于毛紡、制藥、印染、油漆、石化及精細(xì)化工、食品等多種行業(yè)有毒難降解工業(yè)廢水的處理。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0013]低熱降解催化劑的制備:根據(jù)下表按重量百分比配比取Mn3O4、CuO、Ni O、Co304金屬氧化物磨細(xì)至60目，混合均勻；在馬弗爐950?1450°C高溫下處理2小時(shí)，再與磨細(xì)至60目的RuO2混合調(diào)制；研磨至80目得到低熱降解有機(jī)污染物的催化劑(編號(hào)為I?8)。
[0014]低熱降解有機(jī)污染物催化劑制備金屬氧化物重量百分比配比表(％)
【權(quán)利要求】
1.一種低熱降解催化劑，其特征是，它的各組分的重量百分比為:Mn3O4 15?35%、Cu015 ?35%、NiO O ?35%、Co3O4 15 ?50%、RuO2 2 ?4%。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的低熱降解催化劑的方法，其特征是，依次包括如下步驟:將金屬氧化物Mn304、Cu0、Ni0、Co304按重量百分比混合磨細(xì)至60目；在馬弗爐950?1450°C高溫下處理2小時(shí)，再與磨細(xì)至60目的RuO2混合調(diào)制；研磨至80目得到低熱降解催化劑。
3.—種權(quán)利要求1所述的低熱降解催化劑的使用方法，其特征是，將其用于處理有毒難降解工業(yè)廢水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低熱降解催化劑的使用方法，其特征是，它的具體操作步驟為:按有毒難降解工業(yè)廢水中有機(jī)污染物的濃度，加入有機(jī)污染物相同質(zhì)量或I倍的低熱降解催化劑；在30?45°C下，20?30轉(zhuǎn)/分緩慢攪拌2?5h進(jìn)行有機(jī)污染物物理吸附移除；在30?45°C下，靜置30?60 h進(jìn)行化學(xué)催化降解反應(yīng)，最后離心分離低熱降解催化劑完成有毒難降解工業(yè)廢水的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的低熱降解催化劑的使用方法，其特征是，所述的有毒難降解工業(yè)廢水是含有亞甲基藍(lán)、甲基橙、苯胺、硝基苯、氰化鈉、氟化鈉、磷酸鈉、苯酚、苯中的一種或兩種以上任意組合的工業(yè)廢水。
【文檔編號(hào)】B01J23/89GK103623840SQ201310575269
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】羅學(xué)剛, 張思釗, 林曉艷 申請(qǐng)人:西南科技大學(xué)