一種磁性納米氧化催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)保催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種處理有機廢水用磁性納米氧化催化劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，我國化工、制藥工業(yè)不斷產(chǎn)生的高濃度難降解有機廢水已引起廣泛關(guān)注，這些高濃度難生化廢水很難采用常規(guī)的生物或物理化學(xué)方法處理，如果直接排放，廢水中難降解有毒有機物會對自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，如對土壤及地表水、地下水造成破壞性污染，最終進(jìn)入人類食品鏈，導(dǎo)致嚴(yán)重社會問題，因此，發(fā)展新型環(huán)保技術(shù)處理該類廢水是環(huán)保領(lǐng)域急需解決的一大課題。
[0003]濕法多相催化氧化技術(shù)是國際上近來大力發(fā)展的一種處理高濃度難降解有機廢水先進(jìn)技術(shù)，其基本原理是利用負(fù)載過渡金屬氧化物作為催化劑催化氧化降解廢水中有機物，其中，技術(shù)關(guān)鍵是固相催化劑，目前常用的固相催化劑一般制備方法是通過配制催化活性成分溶液來浸潰惰性載體，然后通過高溫煅燒工藝將活性成分負(fù)載固定到載體上，所用的載體一般為活性炭、氧化鋁、氧化硅和氧化鈦，活性成分包括鐵、鈷、銅、鋅等過渡金屬氧化物，例如，專利(申請?zhí)?201110425847.0)公開了一種用于難降解廢水處理的催化劑及其制備方法，以質(zhì)量百分含量計催化劑的組分為:0.5?10%Cu、0.5?10%Mn、0.5?10%Fe、0.05 ?5%V、0.1 ?5%N1、0.1 ?5%Ce、0.1 ?5%Co、0.05 ?5%Zn、0.05 ?5%Zr、0.05 ?5%T1、0.05?5%Cr，活性炭含量占催化劑總含量的80?95% ;制備方法為:首先采用0.5-25%硝酸活化活性炭制備載體，然后通過浸潰-沉淀工藝制備催化劑，然而，從工程應(yīng)用的實踐來看，該類型催化劑存在容易失活、催化效率不高、催化劑回收困難等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種磁性納米氧化催化劑及其制備方法。
[0005]所述的磁性納米氧化催化劑是由一種或多種過渡金屬鹽溶液與鐵鹽溶液通過水熱反應(yīng)形成的納米固溶體顆粒，元素組成為鐵10-50%，過渡金屬0.1-50%，氧1-40%。
[0006]所述的過渡金屬是指元素周期表中從IIIB族到VIII族的元素，特別是銅、錳、鑭、鈰等。
[0007]制備上述催化劑的方法，包括以下步驟:
Cl)按重量百分比配制如下溶液:鐵鹽0.1-10%,過渡金屬鹽0.01-10%,助劑0.001-10%,
(2)用柱塞泵組(4，5，6)分別將上述溶液打入高溫高壓反應(yīng)器(1)，通過控制背壓閥
(7)和加熱套(9)，使反應(yīng)溫度達(dá)到380度以上，壓力達(dá)到20MPa以上，進(jìn)行水熱反應(yīng)一定時間后依次流入冷卻器(2)冷卻，磁吸管路(3)，利用磁石吸附作用，收集獲得磁性納米氧化劑催化劑固體顆粒。
[0008]所述的助劑為各種還原性有機試劑包括但不限于聚乙烯醇、醋酸乙酯、聚山梨醇坐寸O
[0009]所述的鐵鹽可采用各種可溶性無機鐵鹽和有機鐵鹽；過渡金屬鹽可采用各種可溶性鹽和有機鹽。
[0010]所述的高溫高壓反應(yīng)器由混合反應(yīng)器(I)、冷卻器(2)、磁吸附器(3)、柱塞泵組(4，5，6)、背壓閥(7)、出水控制閥(8)、加熱套(9)、冷卻水管路(10)、磁鐵(11) i^一部分組成，混合器(I)與冷卻器(2)、磁吸附管路(3)先后依次相連，冷去器(2)與磁吸附器(3)之間裝有背壓閥(7)，磁吸附器(3)出水口裝有出水控制閥(8)，柱塞泵(4，5，6)與反應(yīng)器相連，加熱套(9)套裝在反應(yīng)器(I)外周，冷卻水管路(10)套裝在冷卻器(2)外周，磁鐵(11)套裝在磁吸管路(3)外周。示意圖見附圖1。
[0011]本發(fā)明方法采用廉價鐵鹽和過渡金屬鹽，制備得到的磁性納米催化劑，活性組分穩(wěn)定、催化氧化效率高、催化劑制備過程簡單、連續(xù)，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0012]實施例1
配制1%硝酸鐵溶液、0.1%硝酸銅溶液、0.01%聚乙烯醇溶液，用柱塞泵(4，5，6)分別將上述溶液打入高溫高壓反應(yīng)器(I)，控制反應(yīng)溫度390度、壓力25MPa，反應(yīng)時間2分鐘，依次流入冷卻器(2)、磁吸管路(3)，利用磁石吸附作用，收集獲得磁性納米氧化劑催化劑固體顆粒，粒度80nm。
[0013]實施例2
配制1%硝酸鐵溶液、0.1%硝酸錳溶液、0.01%聚乙烯醇溶液，用柱塞泵分別將上述溶液打入高溫高壓反應(yīng)器，控制反應(yīng)溫度390度、壓力25MPa，反應(yīng)時間2分鐘，依次流入冷卻器(2)、磁吸管路(3)，利用磁石吸附作用，收集獲得磁性納米氧化劑催化劑固體顆粒，粒度70nmo
[0014]實施例3
利用濕法多相催化氧化技術(shù)處理甲基橙廢水溶液，加入5%上述磁性納米催化劑顆粒，雙氧水2%，反應(yīng)溫度180度，反應(yīng)時間I小時，廢水COD從20000mg/L降為130nm，去除率達(dá)到95%以上，用磁石回收催化劑顆粒重復(fù)使用，催化劑活性基本保持不變。
【主權(quán)項】
1.一種磁性納米氧化催化劑及其制備方法，其特征在于所述磁性納米催化劑是一種或多種過渡金屬鹽溶液與鐵鹽溶液通過水熱反應(yīng)形成的納米固溶體顆粒，按重量百分比配制如下溶液:鐵鹽0.1-10%,過渡金屬鹽0.1-10%，助劑0.1-10%;用柱塞泵分別將上述溶液打入高溫高壓反應(yīng)器進(jìn)行水熱反應(yīng)一定時間后流入外周裝有磁石的磁吸管道，利用磁石吸附獲得磁性納米氧化劑催化劑固體顆粒。
2.一種磁性納米氧化催化劑及其制備方法，其特征在于所述的過渡金屬是指元素周期表中從IIIB族到VIII族的元素，特別是銅、錳、鑭、鈰等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米氧化催化劑及其制備方法，其特征在于所述的鐵鹽可采用各種可溶性無機鐵鹽和有機鐵鹽；過渡金屬鹽可采用各種可溶性鹽和有機鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米氧化催化劑及其制備方法，特征在于所述的助劑為各種還原性有機試劑包括但不限于聚乙烯醇、醋酸乙酯、聚山梨醇等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性納米氧化催化劑及其制備方法，特征在于所述的高溫高壓反應(yīng)器反應(yīng)條件是溫度達(dá)到380度以上，壓力在25MPa以上。
6.所述的高溫高壓反應(yīng)器由混合反應(yīng)器(I)、冷卻器(2)、磁吸管路(3)、柱塞泵組(4，5，6)、背壓閥(7)、出水控制閥(8)、加熱套(9)、冷卻水管路(10)、磁鐵(11) i^一部分組成，混合器(I)與冷卻器(2)、磁吸管路(3)先后依次相連，冷去器(2)與磁吸附器(3)之間裝有背壓閥(7)，磁吸附器(3)出水口裝有出水控制閥(8)，柱塞泵(4，5，6)與反應(yīng)器相連，加熱套(9)套裝在反應(yīng)器(I)外周，冷卻水管路(10)套裝在冷卻器(2)外周，磁鐵(11)套裝在磁吸管路(3)外周。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種磁性納米氧化催化劑及其制備方法，所述的磁性納米氧化催化劑是由一種或多種過渡金屬鹽溶液與鐵鹽溶液通過水熱反應(yīng)形成的納米固溶體顆粒，元素組成為鐵10-50%，過渡金屬0.1-50%，氧1-40%，其制備方法是用柱塞泵將鐵鹽和過渡金屬鹽溶液打入高溫高壓反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)一定時間后流入外周裝有磁石的磁吸管路，利用磁石吸附獲得磁性納米氧化劑催化劑固體顆粒，本發(fā)明采用鐵鹽和過渡金屬鹽制備磁性納米催化劑活性組分的穩(wěn)定性高、催化效率高、制備過程簡單，容易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C02F1-72, B01J23-889, B01J23-745
【公開號】CN104707606
【申請?zhí)枴緾N201310679257
【發(fā)明人】于文利, 舒永泉, 張云
【申請人】蘇州世紀(jì)正源環(huán)保科技有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月15日