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【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于貴金屬催化劑及污水處理,具體涉及一種處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑及其制備方法。
技術介紹
1、濕式催化氧化(cwao)技術是處理高濃度有機廢水的重要方法,通過高溫高壓條件下的氧化作用將難降解的有機物轉化為無毒的小分子物質。然而,現有催化劑在實際應用中仍存在顯著問題。當前的主流載體是氧化鈦(tio2),常通過負載貴金屬(如ru、pt、pd)提升催化活性,但此類催化劑普遍面臨以下挑戰:(1)反應通常在高溫高壓條件下進行,貴金屬顆粒易因遷移、團聚或溶解而流失,導致活性降低,穩定性不足;(2)貴金屬傳統的負載方式難以有效降低金屬用量;(3)在含鹽廢水中,cl-等離子對貴金屬中心的毒化作用嚴重,顯著削弱了催化劑的抗鹽性能;(4)碳沉積問題普遍存在,部分反應中間產物(如苯酚、醌類)易在催化劑表面形成積碳層,覆蓋活性位點,進一步加速催化劑失活。
技術實現思路
1、針對上述問題,本專利技術提供了一種處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑及其制備方法。以限域貴金屬釕的s-1分子篩為核心,結合條狀氧化鈦載體,通過水熱原位生長技術實現分子篩與載體的均勻結合。不同于傳統的釕負載方式,本專利技術在s-1分子篩合成過程中直接引入釕源,使釕通過限域方式嵌入分子篩的微孔結構中,顯著提高貴金屬分散性,減少活性金屬的用量。同時,s-1分子篩可選擇性吸附非極性有機污染物,有效緩解積碳問題;其骨架結構對釕顆粒提供保護,大幅降低了含鹽環境下的金屬流失風險。此外,通過水熱晶化工藝將限域釕的s-1分子篩均勻生長在氧化鈦
2、為實現上述目的,本專利技術提供了如下技術方案:
3、本專利技術技術方案之一:提供一種處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,包括以下步驟:
4、對tio2載體材料進行表面功能化處理,得到親硅性tio2載體材料;
5、在s-1分子篩前驅體溶液中引入釕絡合物,得到原位限域釕的s-1分子篩前驅體溶液;
6、將所述親硅性tio2載體材料浸入所述原位限域釕的s-1分子篩前驅體溶液中,水熱晶化,取出所述親硅性tio2載體材料,干燥后焙燒,制得處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑。
7、本專利技術選擇tio2為載體材料,是基于tio2化學和熱穩定性強,可適應復雜的反應環境,且成本低、環境友好,適合大規模工業應用;以tio2為載體,可使活性組分限域釕的s-1分子篩分散性好,利于催化反應的進行。
8、優選地,所述tio2載體材料為條狀。
9、條狀tio2載體材料可以使制備的催化劑具備更大的比表面積。
10、優選地,所述tio2載體材料在功能化處理前先進行表面預處理,以清除tio2載體材料表面的水和有機物。
11、優選地,所述表面功能化處理為將所述tio2載體材料浸入硅烷偶聯劑溶液中,攪拌后干燥,完成表面功能化處理。
12、更優選地,所述硅烷偶聯劑溶液中硅烷偶聯劑的濃度為1~3wt.%,所述硅烷偶聯劑為γ-氨丙基三乙氧基硅烷(aptes)。
13、優選地,所述釕絡合物由向含ru3+的水溶液中加入絡合劑制得。
14、可選地,所述ru3+由可溶性釕鹽提供,可溶性釕鹽可選自氯化釕(rucl3)、硝酸釕(ru(no3)3)和乙酰丙酮釕(ru(acac)3)中至少一種;絡合劑可選擇乙二胺和檸檬酸中至少一種。
15、可選地,所述s-1分子篩前驅體溶液的硅源為正硅酸乙酯,模板劑為四丙基氫氧化銨。
16、優選地,所述親硅性tio2載體材料與所述原位限域釕的s-1分子篩前驅體溶液的固液比為1g:10~30ml。
17、優選地,所述水熱晶化的溫度為150~180℃,時間為24~72h。
18、優選地,所述焙燒的溫度為400~600℃。
19、本專利技術技術方案之二:提供一種根據上述處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法制得的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑。
20、本專利技術技術方案之三:提供一種上述處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑在濕式催化氧化含鹽、高濃度有機廢水中的應用,所述含鹽、高濃度有機廢水中cod濃度為20000~50000mg/l,鹽含量為5~10wt.%。
21、優選地,所述濕式催化氧化在溫度180~270℃,氧氣分壓1~3mpa的條件下進行,所述處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的濃度為1~6g/l。
22、本專利技術的有益技術效果如下:
23、本專利技術通過創新性地將原位限域釕的s-1分子篩與tio2載體的復合,制備出具有優異催化性能的貴金屬催化劑ru@s-1/tio2。本專利技術顯著提升了催化劑的活性、抗鹽性和穩定性,特別是在濕式催化氧化(cwao)處理含鹽、高濃度有機廢水中的應用效果突出。通過釕的限域設計,大幅降低了貴金屬用量,提高了催化劑的經濟性。s-1分子篩的疏水結構與tio2的高機械強度相結合,可使催化劑能夠在含鹽、高濃度有機廢水環境下長時間穩定運行。解決了傳統催化劑在含鹽環境中因團聚、活性位點流失及碳質沉積而導致的性能下降問題,為復雜工業廢水處理提供了高效、可持續的解決方案。
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1.一種處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑及其制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述TiO2載體材料為條狀。
3.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述表面功能化處理為將所述TiO2載體材料浸入硅烷偶聯劑溶液中,攪拌后干燥,完成表面功能化處理。
4.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述釕絡合物由向含Ru3+的水溶液中加入絡合劑制得。
5.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述功能化TiO2載體材料與所述原位限域釕的S-1分子篩前驅體溶液的固液比為1g:10~30mL。
6.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述水熱晶化的溫度為150~180℃,時間為24~72h。
7.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述焙燒的溫度為400~600℃
8.一種根據權利要求1~7任一項所述處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法制得的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑。
9.一種權利要求8所述處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑在濕式催化氧化含鹽、高濃度有機廢水中的應用,其特征在于,所述含鹽、高濃度有機廢水中COD濃度為20000~50000mg/L,鹽含量為5~10wt.%。
10.根據權利要求9所述的應用,其特征在于,所述濕式催化氧化在溫度180~270℃,氧氣分壓1~3MPa的條件下進行,所述處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的濃度為1~6g/L。
...【技術特征摘要】
1.一種處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑及其制備方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述tio2載體材料為條狀。
3.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述表面功能化處理為將所述tio2載體材料浸入硅烷偶聯劑溶液中,攪拌后干燥,完成表面功能化處理。
4.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述釕絡合物由向含ru3+的水溶液中加入絡合劑制得。
5.根據權利要求1所述的處理含鹽高濃度有機廢水的催化劑的制備方法,其特征在于,所述功能化tio2載體材料與所述原位限域釕的s-1分子篩前驅體溶液的固液比為1g:10~30ml。
6.根據權利要求1所述的處理含鹽...
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