申请日2016.11.17
公开(公告)日2017.05.31
IPC分类号B01J23/889; C02F1/72
摘要
本发明一种废水处理用混合催化剂及其制备方法，涉及一种用于废水处理的包含金属或金属氧化物的催化剂及制备方法。其目的是为了提供一种催化性能强、可回收利用、使用寿命长的废水处理用混合催化剂及其制备方法。本发明的催化剂按照质量份数包括：8～12份Fe2O3、55～65份Ni2O3、2～4份Al2O3、15～25份C和5～9份MnO2。本发明的制备方法，包括以下步骤：制备载体、混合包被、造粒、焙烧活化。本发明制得的催化剂催化性能强、可回收利用、使用寿命长。本发明用于废水处理领域。
权利要求书
1.一种废水处理用混合催化剂，其特征在于，所述催化剂按照质量份数包括：8～12份Fe2O3、55～65份Ni2O3、2～4份Al2O3、15～25份C和5～9份MnO2。
2.根据权利要求1所述的废水处理用混合催化剂，其特征在于：所述催化剂按照质量份数包括：9～11份Fe2O3、58～62份Ni2O3、2.5～3.5份Al2O3、18～22份C和6～8份MnO2。
3.根据权利要求2所述的废水处理用混合催化剂，其特征在于：所述催化剂按照质量份数包括：10份Fe2O3、60份Ni2O3、3份Al2O3、20份C和7份MnO2。
4.一种废水处理用混合催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
一、取2～4份氧化铝和15～25份石墨混合均匀，得到载体;
二、按质量取载体中的五分之一与9～11份氧化铁置于研钵中，充分研磨，得到含铁活性组分;
三、按质量取载体中的五分之三与55～65份氧化镍置于研钵中，充分研磨，得到含镍活性组分;
四、按质量取载体中的五分之一与5～9份氧化锰置于研钵中，充分研磨，得到含锰活性组分;
五、将步骤二、三、四制得的含铁活性组分、含镍活性组分、含锰活性组分混合均匀后，加入硅酸钠，造粒，然后在90～110℃烘干，再将颗粒置于马弗炉中以2℃/min升温至800℃，焙烧6h，即制得废水处理用混合催化剂;
以上份数均为质量份数。
5.根据权利要求4所述的废水处理用混合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的氧化镍按以下步骤制备：
a、将硝酸镍晶体溶于水中，在搅拌下，加入氢氧化钠溶液，继续搅拌6h，得到悬浮液;
b、将步骤一制得的悬浮液过滤，并水洗所得沉淀物，得到固体产物;
c、再110℃下干燥12h，400℃焙烧6h，得到氧化镍。
6.根据权利要求5所述的废水处理用混合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中硝酸镍与氢氧化钠的摩尔比为1:3。
7.根据权利要求5所述的废水处理用混合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤a中氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。
8.根据权利要求4所述的废水处理用混合催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤四中造粒时，粒径为10～100mm。
说明书
废水处理用混合催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种包含金属或金属氧化物的催化剂及制备方法，特别是涉及一种用于废水处理的包含金属或金属氧化物的催化剂及制备方法。
背景技术
废水(wastewater)是指居民活动过程中排出的水及径流雨水的总称。它包括生活污水、工业废水和初雨径流入排水管渠等其它无用水，一般指经过一定技术处理后不能再循环利用或者一级污染后制纯处理难度达不到一定标准的水。
现有技术中对不同的废水有不同的处理方法，其中常见的有一下几种：
1.含N、S及卤素类的有机废液处理
此类废液包含的物质：吡啶、喹啉、甲基吡啶、氨基酸、酰胺、二甲基甲酰胺、二硫化碳、硫醇、烷基硫、硫脲、硫酰胺、噻吩、二甲亚砜、氯仿、四氯化碳、氯乙烯类、氯苯类、酰卤化物和含N、S、卤素的染料、农药、颜料及其中间体等等。
对其可燃性物质，用焚烧法处理。但必须采取措施除去由燃烧而产生的有害气体(如SO2、HCl、NO2、二恶英等)。对多氯联苯之类物质，因难以燃烧而有一部分直接被排出，要加以注意。
对难于燃烧的物质及低浓度的废液，用溶剂萃取法、吸附法及水解法进行处理。但对氨基酸等易被微生物分解的物质，经用水稀释后，即可排放。
2.含酸、碱、氧化剂、还原剂的废液处理
此类废液包括：含有硫酸、盐酸、硝酸等酸类和氢氧化钠、碳酸钠、氨等碱类，以及过氧化氢等过氧化物类氧化剂与硫化物、联氨等还原剂的有机类废液。
首先，按无机类废液的处理方法，把它分别加以中和。然后，若有机类物质浓度大时，用焚烧法处理(保管好残渣)。能分离出有机层和水层时，将有机层焚烧，对水层或其浓度低的废液，则用吸附法、溶剂萃取法或氧化分解法进行处理。但是，对其易被微生物分解的物质，用水稀释后，即可排放。
此类废液包括：苯、已烷、二甲苯、甲苯、煤油、轻油、重油、润滑油、切削油、机器油、动植物性油脂及液体和固体脂肪酸等物质的废液。
对其可燃性物质，用焚烧法处理。对其难于燃烧的物质及低浓度的废液，则用溶剂萃取法或吸附法处理。对含机油之类的废液，含有重金属时，要保管好焚烧残渣。
3.含石油、动植物性油脂的废液处理
此处理方式与含酸、碱、氧化剂、还原剂的废液处理方式相同。
4.含有机磷的废液处理
此类废液包括：含磷酸、亚磷酸、硫代磷酸及膦酸酯类，磷化氢类以及磷系农药等物质的废液。
对其浓度高的废液进行焚烧处理(因含难于燃烧的物质多，故可与可燃性物质混合进行焚烧)。对浓度低的废液，经水解或溶剂萃取后，用吸附法进行处理。
5.含酚类物质的废液处理
此类废液包含的物质：苯酚、甲酚、萘酚等。
6.对其浓度大的可燃性物质，可用焚烧法处理。而浓度低的废液，则用吸附法、溶剂萃取法或氧化分解法处理。
有上述内容可知，现有技术中缺少一种普适的废水处理方法，而且采用催化氧化方法处理的方式中，也具有催化效果差、催化剂寿命短的问题。
发明内容
本发明是为了解决以上技术问题，而提供的一种催化性能强、可回收利用、使用寿命长的废水处理用混合催化剂及其制备方法。
本发明涉及一种废水处理用混合催化剂，所述催化剂按照质量份数包括：8～12份Fe2O3、55～65份Ni2O3、2～4份Al2O3、15～25份C和5～9份MnO2。
优选地，所述催化剂按照质量份数包括：9～11份Fe2O3、58～62份Ni2O3、2.5～3.5份Al2O3、18～22份C和6～8份MnO2。
优选地，所述催化剂按照质量份数包括：10份Fe2O3、60份Ni2O3、3份Al2O3、20份C和7份MnO2。
本发明的催化剂主要利用贵金属氧化物的可逆反应，将贵金属氧化物重新化合反应，从而达到催化剂重复再生使用的效果和催化氧化的效果。其催化反应和回收重复利用的反应式如下：
Ni2O3+NaClO→2NiO2+NaCl;
2NiO2+NaClO→Ni2O3+NaCl+2O;
H2O→[O]+[·OH]。
本发明还涉及一种废水处理用混合催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
一、取2～4份氧化铝和15～25份石墨混合均匀，得到载体;
二、按质量取载体中的五分之一与9～11份氧化铁置于研钵中，充分研磨，得到含铁活性组分;
三、按质量取载体中的五分之三与55～65份氧化镍置于研钵中，充分研磨，得到含镍活性组分;
四、按质量取载体中的五分之一与5～9份氧化锰置于研钵中，充分研磨，得到含锰活性组分;
五、将步骤二、三、四制得的含铁活性组分、含镍活性组分、含锰活性组分混合均匀后，加入硅酸钠，造粒，然后在90～110℃烘干，再将颗粒置于马弗炉中以2℃/min升温至800℃，焙烧6h，即制得废水处理用混合催化剂;
以上份数均为质量份数。
优选地，所述步骤二中的氧化镍按以下步骤制备：
a、将硝酸镍晶体溶于水中，在强烈搅拌下，快速加入氢氧化钠溶液，继续搅拌6h，得到悬浮液;
b、将步骤一制得的悬浮液过滤，并水洗所得沉淀物，得到固体产物;
c、再110℃下干燥12h，400℃焙烧6h，得到氧化镍。
优选地，所述步骤a中硝酸镍与氢氧化钠的摩尔比为1:3。
优选地，所述步骤a中氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。
优选地，所述步骤四中造粒时，粒径为10～100mm。
本发明废水处理用混合催化剂及其制备方法与现有技术不同之处在于：
本发明制得的催化剂为具有多孔的球状固体，其主要活性成分为重金属和重金属氧化物，按照本发明的原料及配比制备的催化剂可以无选择的催化氧化剂(如HCl)分解生成羟基自由基(·OH)、原子氧和超氧自由基等强氧化性物质，从而达到高效催化分解废水中多种有机物(如长碳链、短碳链或杂环)的目的。
具体实施方式
通过以下实施例和验证试验对本发明的废水处理用混合催化剂及其制备方法作进一步的说明。
实施例1
本实施例的废水处理用混合催化剂按以下步骤制备：
一、取20g氧化铝和220g石墨混合均匀，得到载体;
二、取48g步骤一制得的载体与100g氧化铁置于研钵中，充分研磨，得到含铁活性组分;
三、取144g步骤一制得的载体与620g氧化镍置于研钵中，充分研磨，得到含镍活性组分;
四、取48g步骤一制得的载体与50g氧化锰置于研钵中，充分研磨，得到含锰活性组分;
五、将步骤二、三、四制得的含铁活性组分、含镍活性组分、含锰活性组分混合均匀后，加入硅酸钠，造粒，粒径为10～100mm，然后在110℃烘干，再将颗粒置于马弗炉中以2℃/min升温至800℃，焙烧6h，即制得废水处理用混合催化剂。
实施例2
本实施例的废水处理用混合催化剂按以下步骤制备：
一、取30g氧化铝和150g石墨混合均匀，得到载体;
二、取36g步骤一制得的载体与90g氧化铁置于研钵中，充分研磨，得到含铁活性组分;
三、取108g步骤一制得的载体与550g氧化镍置于研钵中，充分研磨，得到含镍活性组分;
四、取36g步骤一制得的载体与90g氧化锰置于研钵中，充分研磨，得到含锰活性组分;
五、将步骤二、三、四制得的含铁活性组分、含镍活性组分、含锰活性组分混合均匀后，加入硅酸钠，造粒，粒径为10～100mm，然后在105℃烘干，再将颗粒置于马弗炉中以2℃/min升温至800℃，焙烧6h，即制得废水处理用混合催化剂。
实施例3
本实施例的废水处理用混合催化剂按以下步骤制备：
一、取25g氧化铝和200g石墨混合均匀，得到载体;
二、取45g步骤一制得的载体与105g氧化铁置于研钵中，充分研磨，得到含铁活性组分;
三、取135g步骤一制得的载体与580g氧化镍置于研钵中，充分研磨，得到含镍活性组分;
四、取45g步骤一制得的载体与60g氧化锰置于研钵中，充分研磨，得到含锰活性组分;
五、将步骤二、三、四制得的含铁活性组分、含镍活性组分、含锰活性组分混合均匀后，加入硅酸钠，造粒，粒径为10～100mm，然后在90℃烘干，再将颗粒置于马弗炉中以2℃/min升温至800℃，焙烧6h，即制得废水处理用混合催化剂。
实施例4
本实施例的废水处理用混合催化剂按以下步骤制备：
一、取35g氧化铝和180g石墨混合均匀，得到载体;
二、取43g步骤一制得的载体与11g氧化铁置于研钵中，充分研磨，得到含铁活性组分;
三、取129g步骤一制得的载体与650g氧化镍置于研钵中，充分研磨，得到含镍活性组分;
四、取43g步骤一制得的载体与80g氧化锰置于研钵中，充分研磨，得到含锰活性组分;
五、将步骤二、三、四制得的含铁活性组分、含镍活性组分、含锰活性组分混合均匀后，加入硅酸钠，造粒，粒径为10～100mm，然后在95℃烘干，再将颗粒置于马弗炉中以2℃/min升温至800℃，焙烧6h，即制得废水处理用混合催化剂。
实施例5
本实施例的废水处理用混合催化剂按以下步骤制备：
一、取40g氧化铝和250g石墨混合均匀，得到载体;
二、取58g步骤一制得的载体与95g氧化铁置于研钵中，充分研磨，得到含铁活性组分;
三、取174g步骤一制得的载体与600g氧化镍置于研钵中，充分研磨，得到含镍活性组分;
四、取58g步骤一制得的载体与70g氧化锰置于研钵中，充分研磨，得到含锰活性组分;
五、将步骤二、三、四制得的含铁活性组分、含镍活性组分、含锰活性组分混合均匀后，加入硅酸钠，造粒，粒径为10～100mm;然后在100℃烘干，再将颗粒置于马弗炉中以2℃/min升温至800℃，焙烧6h，即制得废水处理用混合催化剂。
以上实施例1-5中氧化镍按以下步骤制备：
a、将硝酸镍晶体溶于水中，在强烈搅拌下，快速加入氢氧化钠溶液，继续搅拌6h，得到悬浮液;
b、将步骤一制得的悬浮液过滤，并水洗所得沉淀物，得到固体产物;
c、再110℃下干燥12h，400℃焙烧6h，得到氧化镍;
其中，步骤a中硝酸镍与氢氧化钠的摩尔比为1:3。
步骤a中氢氧化钠溶液的浓度为1mol/L。
