申请日2014.03.14
公开(公告)日2015.12.02
IPC分类号B01J27/224; C02F1/30; C02F1/72
摘要
本发明公开了一种微波辅助降解有机废水用催化剂及其制备方法和应用。催化剂为负载金属化合物的碳化硅型材，金属化合物为Cu、Fe、Mn、Ni或Co的化合物，碳化硅型材为碳硅棒、碳硅管或碳硅板。该催化剂的制备方法包括如下步骤：(1)预处理：将碳化硅型材放入质量分数为1%～5%的硝酸溶液中超声30～60min，取出碳化硅型材，用去离子水清洗后干燥;(2)将预处理后的碳化硅型材放入浓度为0.1～1mol/L的金属盐溶液中，10～24h后取出，用去离子水清洗后于80～300℃下热烘8～12h，得到碳化硅型材负载金属化合物催化剂。本发明能快速有效地降解废水中的有机污染物，催化剂成本低，性能稳定，便于回收，可反复利用，方法简单易操作，应用范围广，适合各种难降解有机废水，无二次污染。
权利要求书
1.一种微波辅助降解有机废水用催化剂，其特征在于，所述催化剂为 负载碱式硝酸铜的碳化硅型材，所述碳化硅型材为碳硅棒、碳硅管或碳硅 板，能在微波的作用下与铜之间发生电子转移，催化氧化剂产生活性物种。
2.如权利要求1所述的微波辅助降解有机废水用催化剂，其特征在于， 每千克所述催化剂中铜元素的含量为8000mg。
3.一种微波辅助降解有机废水用催化剂的制备方法，其特征在于，包 括如下步骤：
(1)预处理：将碳化硅型材放入质量分数为1%～5%的硝酸溶液中超 声30～60min，取出碳化硅型材，用去离子水清洗后干燥;
(2)将预处理后的碳化硅型材放入浓度为0.1～1mol/L的Cu的盐溶液 中，10～24h后取出，用去离子水清洗后于80～300℃下热烘8～12h，得到碳 化硅型材负载金属化合物催化剂。
4.如权利要求3所述的微波辅助降解有机废水用催化剂的制备方法， 其特征在于，所述碳化硅型材为碳硅棒、碳硅管或碳硅板。
5.一种微波辅助降解有机废水的方法，其特征在于，向有机废水中加 入用权利要求3或4所述的方法制备的催化剂，按氧化剂与废水COD的摩 尔比为1～4:1，向有机废水中加入氧化剂，调节废水pH值至6～8，用 300～700W的微波辐照处理，实现有机废水的降解。
6.如权利要求5所述的微波辅助降解有机废水的方法，其特征在于， 所述催化剂与有机废水的质量体积比为50～140:1g/L。
7.如权利要求5或6所述的微波辅助降解有机废水的方法，其特征在 于，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐或氧气。
说明书
微波辅助降解有机废水用催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，更具体地，涉及一种微波辅助降解有 机废水用催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
造纸、染料、有机合成、电镀等行业均会产生大量的难降解有机废水， 它们具有成分复杂、稳定性强、难以降解、可生化性差等特点，进入环境 中势必对生态系统和人类健康造成严重的危害。因此，研究能够高效处理 这类废水的新方法极为必要。目前，处理有机废水主要采用物理法、化学 法、生物法及三者之间的联用技术，这些方法虽然能使废水的化学需氧量 (ChemicalOxygenDemand,COD)大幅降低，但无法彻底处理废水中难以 降解的有机物，所以寻找一种高效的新技术是非常有必要的。
微波辅助催化氧化技术是一种新型的废水处理技术。微波加热具有速 度快、无滞后反应、无温度梯度等优点。将微波与其他氧化技术联用能够 提高难降解有机废水的处理效率，在处理中投加一些微波敏化剂更能加速 废水的处理速度。L.L.Bo等采用MW-Cu/GAC联合降解有机物取得良好的 效果(JournalofHazardousMaterials.153(2008)1201–1206)。公开号为 CN102923811B的中国发明专利申请公开了一种微波协同钙钛矿催化降解 高浓度有机废水的方法，利用柠檬酸络合法制备铈掺杂的La1-xCexBO3钙钛 矿作为催化剂，在微波的协同作用下实现有机物的降解。这些方法中采用 的微波敏化剂材料大都为粉末或颗粒状，难以回收，不能反复利用。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种微波辅助降 解有机废水用催化剂及其制备方法和应用，在碳化硅型材上负载金属化合 物作为催化剂，能快速有效地降解废水中的有机污染物，催化剂成本低， 性能稳定，便于回收，可反复利用，方法简单易操作，应用范围广，适合 各种难降解有机废水，无二次污染。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种微波辅助降解 有机废水用催化剂，其特征在于，所述催化剂为负载金属化合物的碳化硅 型材，其中，所述金属化合物为Cu、Fe、Mn、Ni或Co的化合物，所述碳 化硅型材为碳硅棒、碳硅管或碳硅板。
优选地，所述金属化合物为碱式硝酸铜，每千克所述催化剂中铜元素 的含量为8000mg。
按照本发明的另一方面，提供了一种微波辅助降解有机废水用催化剂 的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)预处理：将碳化硅型材放 入质量分数为1%～5%的硝酸溶液中超声30～60min，取出碳化硅型材，用去 离子水清洗后干燥;(2)将预处理后的碳化硅型材放入浓度为0.1～1mol/L 的金属盐溶液中，10～24h后取出，用去离子水清洗后于80～300℃下热烘 8～12h，得到碳化硅型材负载金属化合物催化剂。
优选地，所述碳化硅型材为碳硅棒、碳硅管或碳硅板。
优选地，所述金属盐溶液为Cu、Fe、Mn、Ni或Co的盐溶液。
按照本发明的又一方面，提供了一种微波辅助降解有机废水的方法， 其特征在于，向有机废水中加入用上述方法制备的催化剂，按氧化剂与废 水COD的摩尔比为1～4:1，向有机废水中加入氧化剂，调节废水pH值至 6～8，用300～700W的微波辐照处理，实现有机废水的降解。
优选地，所述催化剂与有机废水的质量体积比为50～140:1g/L。
优选地，所述氧化剂为过氧化氢、过硫酸盐或氧气。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有 以下有益效果：
1、在碳化硅型材上负载金属化合物，具有良好的微波吸收性能和催化 活性，在微波辅助氧化降解有机废水体系中，能催化产生活性氧化物种 (如·OH和SO42-·)，快速有效地降解废水中的有机污染物。
2、催化剂成本低，性能稳定，便于回收，可反复利用。
3、方法简单易操作，反应速度快，应用范围广，适合各种难降解有机 废水，无二次污染。
