一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法技術(shù)

一種用于焦化廢水深度處理的催化劑制備方法，具體方法如下，選定活性組分的金屬氧化物，以一定的摩爾比的金屬元素含量，稱取一定量的金屬硫酸鹽，并將其溶于水配成金屬混合溶液；取一定量的載體在金屬混合溶液中超聲浸漬一段時(shí)間，然后在110℃的烘箱中烘干老化一段時(shí)間；烘干的產(chǎn)物用去離子水洗，將硫酸根離子洗凈后，于烘箱中烘干；烘干后再將其放置在馬弗爐中一定溫度下焙燒一段時(shí)間，室溫緩慢冷卻后即得負(fù)載金屬氧化物的固體非均相催化劑。本發(fā)明專利技術(shù)催化劑制備方法過程簡單，易于控制。并且制備的催化劑能夠用于非均相Fenton和次氯酸鈉溶液深度處理焦化廢水。同時(shí)制備的催化劑解決了Fe

A method for the preparation of metal catalyst for the deep treatment of coking wastewater

A preparation method of catalyst for advanced treatment of coking wastewater, the specific methods are as follows, the selected metal oxide active component, with the content of metal elements of the molar ratio of said metal sulfate take a certain amount, and the water soluble mixed solution of metal carrier; take a quantitative ultrasound in the mixed solution of metal dipping in a period of time, and then a long time aging drying at 110 DEG C in an oven; drying the product with deionized water, the sulfate ion after washing, in an oven drying; drying and then placed in a muffle furnace in some temperature roasting time, slow cooling is obtained after solid at room temperature supported metal oxide heterogeneous catalysts. The preparation method of the catalyst of the invention is simple and easy to control. And the prepared catalyst can be used for the treatment of coking wastewater with heterogeneous Fenton and sodium hypochlorite solution. The catalyst prepared at the same time solved the Fe

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法
本專利技術(shù)涉及一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法，屬工業(yè)催化領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
焦化廢水是一種來自焦?fàn)t煤氣初冷和焦化生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的一種有毒難降解有機(jī)廢水，焦化廢水中污染物成分復(fù)雜，受原料煤性質(zhì)、煉焦工藝和產(chǎn)品回收方法等諸多因素影響。焦化廢水中含有數(shù)十種無機(jī)物和有機(jī)物。其中無機(jī)化合物主要是大量氨鹽、硫化物、氰化物等，有機(jī)化合物主要是一些酚、苯類、單環(huán)及多環(huán)以及雜環(huán)的芳香族化合物、含氮、硫、氧的雜環(huán)化合物，這些化合物濃度高，且其中的有機(jī)物難以降解，導(dǎo)致焦化廢水味道大，色度高。焦化廢水主要來源于以下三種廢水：一是在焦油、粗苯等精制過程中及其它場合產(chǎn)生的廢水，二是煤氣終冷循環(huán)排污水，三是產(chǎn)生于焦化生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)用水、蒸汽等形成的剩余氨水。這些廢水中酚、氰化物過高，氨氮含量也很高。其中酚、氰化物和稠環(huán)芳烴對人體傷害很大，氨氮會對水體造成富營養(yǎng)化。目前，較為廣泛運(yùn)用于廢水處理中的技術(shù)為一級處理如脫酚脫氰、蒸氨氣浮等，二級處理如生化處理。即使焦化廢水通過傳統(tǒng)的一級、二級處理方法，也難以使焦化廢水排放難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識增強(qiáng)及國家排放標(biāo)準(zhǔn)的重視提高，焦化廢水相關(guān)的深度處理研究也收到廣泛重視，急需既經(jīng)濟(jì)又高效降低焦化廢水COD和色度的處理方法。Fenton氧化技術(shù)能有效處理難生物降解有機(jī)廢水，常被用于焦化廢水的處理。Fenton氧化是在常溫常壓條件下，生成羥基自由基攻擊大分子有機(jī)物以達(dá)到水的凈化。其反應(yīng)速率常數(shù)通常在106～109L/(mol·s)，具有很高的反應(yīng)活性。另外，羥基自由基的氧化電勢僅次于氟為第二強(qiáng)氧化劑，且羥基自由基的底物降解反應(yīng)速率比臭氧快106～1012倍。Fenton氧化可以提供產(chǎn)生羥基自由基的多種途徑，使其可以適應(yīng)多種特殊水質(zhì)的處理需求。因此，F(xiàn)enton氧化法不僅僅是被用在焦化廢水處理中。次氯酸鈉能夠殺死水體中的細(xì)菌，常用作是自來水廠的消毒劑和漂白劑。但由于其強(qiáng)氧化性，也可用作廢水處理的氧化劑。并且根據(jù)相關(guān)報(bào)道，F(xiàn)e2+對次氯酸鈉用于廢水處理具有催化作用。Fe2+在廢水處理中有很好的催化效果，但是催化劑不易回收，并且處理后的水中金屬離子殘留多，仍需要后續(xù)的處理才能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是，為了解決高效降低焦化廢水COD和色度的問題，本專利技術(shù)提供一種用于焦化廢水深度處理的催化劑制備方法。本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案如下，一種用于焦化廢水深度處理的催化劑制備方法，采用超聲浸漬法制備選用金屬氧化物為活性組分，通過調(diào)控不同活性組分及其比例、不同載體、超聲浸漬時(shí)間和焙燒時(shí)間等制備參數(shù)，得到最終固體非均相催化劑。一種用于焦化廢水深度處理的催化劑制備方法的具體步驟如下：(1)選定活性組分的金屬氧化物，以一定的摩爾比的金屬元素含量，稱取一定量的金屬硫酸鹽，并將其溶于水配成金屬混合溶液；(2)取一定量的載體在金屬混合溶液中超聲浸漬一段時(shí)間，然后在110℃的烘箱中烘干老化一段時(shí)間；(3)將步驟(2)中烘干的產(chǎn)物用去離子水洗，將硫酸根離子洗凈后，于烘箱中烘干；烘干后再將其放置在馬弗爐中一定溫度下焙燒一段時(shí)間，室溫緩慢冷卻后即得負(fù)載金屬氧化物的固體非均相催化劑。所述金屬元素摩爾比為：n(Fe):n(Cu/Ce)＝(1-5):1,n(Fe):n(Cu):n(Ce)＝3:1:(0.25-1.5)。所述金屬混合溶液分別為鐵銅混合溶液、鐵鈰混合溶液和鐵銅鈰混合溶液。所述載體為HZSM-5、活性炭顆粒或γ-Al2O3中的一種；載體用量為5g。所述的超聲浸漬時(shí)間為15～75min；所述烘干老化時(shí)間為24h。所述焙燒溫度為200℃，所述焙燒時(shí)間為1-5h。所述金屬硫酸鹽為硫酸亞鐵，硫酸銅或硫酸亞鈰中的一種。所述方法制備的催化劑用于非均相Fenton及次氯酸鈉深度處理焦化廢水。固體非均相催化劑的制備流程圖如圖1所示。催化劑的紅外光譜如圖2所示，圖2中分別是以活性炭在載體，超聲浸漬制備了負(fù)載鐵銅氧化物、鐵鈰氧化物和鐵銅鈰氧化物的催化劑和沉淀法制備的負(fù)載鐵銅氧化物的催化劑這4組催化劑及載體活性炭的紅外譜圖，活性炭在3450cm-1附近處屬于醇羥基吸收峰，而負(fù)載了相應(yīng)活性組分的催化劑的醇羥基吸收峰出現(xiàn)了紅移。并且制備的催化劑在3100-3300cm-1出現(xiàn)了吸收峰，結(jié)合在催化劑在1000-500cm-1之間的吸收峰，催化劑上存在有FeOOH。1637cm-1處屬于C＝O的伸縮振動(dòng)峰。圖譜中1210cm-1出現(xiàn)的吸收峰是C-O的伸縮振動(dòng)峰，制備的催化劑在1000cm-1出現(xiàn)較多的強(qiáng)、尖的吸收峰說明載體上負(fù)載了金屬元素。經(jīng)催化處理的廢水的紅外光譜如圖3所示，圖3中3460cm-1的寬峰屬于酚羥基吸收峰，2700-3100cm-1是甲基、亞甲基及次甲基的伸縮振動(dòng)，2400-2600cm-1是銨鹽伸縮振動(dòng)，1640-1450cm-1的多峰說明含有芳環(huán)化合物。并且可以從譜圖中看出，經(jīng)過催化劑深度處理后的廢水中各污染物含量都有所下降。其中Fe-Cu/AC催化劑深度處理后得廢水各污染物含量最低。經(jīng)催化處理的廢水的紫外光譜如圖4所示，從稀釋一倍后二沉水的紫外譜圖中看出，在207nm、239nm、253nm、275nm和308nm處有明顯的吸收峰，并且結(jié)合稀釋一倍后二沉水的紅外譜圖，可推斷出其中含有苯酚、苯胺等芳香化合物。而從經(jīng)過深度處理的水樣的紫外譜圖可看出，處理過后的水樣中240-300nm之間沒有吸收峰，說明深度處理效果很不錯(cuò)，能夠去除廢水中大部分的芳香化合物。催化劑的掃描電鏡圖如5所示，其中圖5(a)為空白載體活性炭的形貌結(jié)構(gòu)，可以看出在空白活性炭的表面相對平整，圖5(b)和圖5(c)分別是沉淀法和超聲浸漬法制備的催化劑，可以看出載體的表面負(fù)載上了物質(zhì)，并且圖5(b)中的是比較大塊的負(fù)載物，圖5(c)中的負(fù)載物顆粒較小并且較為分散。圖5(d)、圖5(e)和圖5(f)分別是以鐵銅混合溶液、鐵鈰混合溶液和鐵銅鈰混合溶液作為浸漬液制備的催化劑，可以看出圖5(f)與圖5(d)圖形貌類似，說明在浸漬過程中，載體對活性組分的吸附存在競爭吸附，載體對鈰元素的吸附作用要弱于銅元素。圖5(g)為制備過程中焙燒3h的催化劑，對比圖5(d)和圖5(g)，圖5(g)中催化劑的表面更加緊實(shí)，圖5(d)圖的相對疏松。本專利技術(shù)制備的催化劑用于廢水處理的工藝：取一定量稀釋后的焦化廢水二沉出水(COD為150-180mg/L)，調(diào)節(jié)廢水的初始pH，之后先后在廢水中投加催化劑和氧化劑(雙氧水或次氯酸鈉溶液)，磁子攪拌器攪拌反應(yīng)一段時(shí)間后，調(diào)節(jié)pH＝6-7，過濾后取清液測定COD值及色度。本專利技術(shù)有益效果是：本專利技術(shù)催化劑制備方法過程簡單，易于控制。并且制備的催化劑能夠用于非均相Fenton和次氯酸鈉溶液深度處理焦化廢水。同時(shí)制備的催化劑解決了Fe2+作為催化劑時(shí)不易回收，會殘余大量含鐵淤泥的問題。附圖說明圖1是本專利技術(shù)超聲浸漬法制備負(fù)載金屬元素活性組分非均相催化劑的反應(yīng)流程圖；圖2是負(fù)載不同活性組分催化劑的紅外光譜；圖3是不同催化劑深度處理后焦化廢水的紅外譜圖；圖4是不同催化劑深度處理后焦化廢水的紫外譜圖；圖5是制備的催化劑的掃描電鏡圖；包括圖5(a)、圖5(b)、圖5(c)、圖5(d)、圖5(e)、本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法，其特征在于，所述制備方法的具體步驟如下：（1）選定活性組分的金屬氧化物，以一定的摩爾比的金屬元素含量，稱取一定量的金屬硫酸鹽，并將其溶于水配成金屬混合溶液；（2）取一定量的載體在金屬混合溶液中超聲浸漬一段時(shí)間，然后在110℃的烘箱中烘干老化一段時(shí)間；（3）將步驟（2）中烘干的產(chǎn)物用去離子水洗，將硫酸根離子洗凈后，于烘箱中烘干；烘干后再將其放置在馬弗爐中一定溫度下焙燒一段時(shí)間，室溫緩慢冷卻后即得負(fù)載金屬氧化物的固體非均相催化劑。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法，其特征在于，所述制備方法的具體步驟如下：（1）選定活性組分的金屬氧化物，以一定的摩爾比的金屬元素含量，稱取一定量的金屬硫酸鹽，并將其溶于水配成金屬混合溶液；（2）取一定量的載體在金屬混合溶液中超聲浸漬一段時(shí)間，然后在110℃的烘箱中烘干老化一段時(shí)間；（3）將步驟（2）中烘干的產(chǎn)物用去離子水洗，將硫酸根離子洗凈后，于烘箱中烘干；烘干后再將其放置在馬弗爐中一定溫度下焙燒一段時(shí)間，室溫緩慢冷卻后即得負(fù)載金屬氧化物的固體非均相催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法，其特征在于，所述金屬元素摩爾比為：n(Fe):n(Cu/Ce)=(1-5):1,n(Fe):n(Cu):n(Ce)=3:1:(0.25-1.5)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法，其特征在于，所述金屬混合溶液分別為鐵銅混合溶液、鐵鈰混合溶液和鐵銅鈰混合溶液。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于焦化廢水深度處理的金屬催化劑制備方法，其特征在于，所述載體為HZSM-5、活性炭顆粒或γ-Al2O...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐文媛，麥榮，李孝艷，王林平，
申請(專利權(quán))人：華東交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江西,36