公布日：2023.11.17
申請日：2023.09.08
分類號：B01J23/78(2006.01)I;B01J37/10(2006.01)I;C02F1/72(2023.01)I;C02F1/78(2023.01)I
摘要
本發(fā)明涉及金屬合金和環(huán)境催化氧化領(lǐng)域，具體涉及一種通過水熱法制備的高負載率Mg-Fe-Cu-Ni耐鹽臭氧催化劑及其制備工藝和應(yīng)用，本發(fā)明選用Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O和球形γ-Al2O3作為原料，通過水熱法制備的Mg-Fe-Cu-Ni耐鹽臭氧催化劑，對不同的高濃鹽廢水體現(xiàn)了良好的適應(yīng)性和催化性，本發(fā)明耐鹽臭氧催化劑高負載率：普通浸漬法制備的臭氧催化劑負載率在15%-30%左右，本發(fā)明水熱法制備可將負載率提升至56%-58%；對化工高濃鹽廢水COD去除效率很高，對比普通催化劑有顯著提升，平均提升27.5%-51.3%；耐鹽性良好，不會出現(xiàn)催化劑中毒，COD下降率高。
權(quán)利要求書
1.一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1.預(yù)處理：將直徑為7-11mm的球形γ-Al2O3載體使用無水乙醇清洗干燥；S2.溶解：將Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O粉末原料溶解在無水乙醇中，加入尿素，攪拌20-30min，獲得溶液A；S3.水熱：溶液A中加入S1預(yù)處理后的γ-Al2O3載體，加熱，過濾后得到Mg-Fe-Cu-Ni催化劑前驅(qū)體；S4.煅燒：將S3處理后得到的Mg-Fe-Cu-Ni催化劑前驅(qū)體置于馬弗爐中煅燒，隨爐冷卻獲得Mg-Fe-Cu-Ni耐鹽臭氧催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中，將直徑為7-11mm的球形γ-Al2O3載體加入無水乙醇中，震蕩清洗20-30分鐘，冷風(fēng)干燥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，尿素與Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O粉末原料總量的摩爾比為0.35-0.4:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O的摩爾比為27-31：27-31：27-31：7-19。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，無水乙醇與Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O粉末原料的質(zhì)量比為2-3：1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，步驟3中，γ-Al2O3載體的質(zhì)量為Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O粉末原料的質(zhì)量比為45-55%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，步驟3中，反應(yīng)釜中加入溶液A，然后加入預(yù)處理后的γ-Al2O3載體，加熱至180-220℃保溫11-13小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，步驟4中，煅燒溫度為850-950℃，時間為2-3小時，煅燒后隨爐冷卻。
9.一種如權(quán)利要求1-8任一項所述制備方法制備得到的耐鹽臭氧催化劑，其特征在于，耐鹽臭氧催化劑結(jié)構(gòu)主要為尖晶石型。
10.一種如權(quán)利要求8所述的耐鹽臭氧催化劑在處理高濃鹽廢水中的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種通過水熱法制備的Mg-Fe-Cu-Ni耐鹽臭氧催化劑，對不同的高濃鹽廢水體現(xiàn)了良好的適應(yīng)性和催化性。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提供一種耐鹽臭氧催化劑的制備方法，包括以下步驟：S1.預(yù)處理：將直徑為7-11mm的球形γ-Al2O3載體使用無水乙醇清洗干燥；S2.溶解：將Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O粉末原料溶解在無水乙醇中，加入尿素，攪拌20-30min，獲得溶液A；S3.水熱：溶液A中加入S1預(yù)處理后的γ-Al2O3載體，加熱，過濾后得到Mg-Fe-Cu-Ni催化劑前驅(qū)體；S4.煅燒：將S3處理后得到的γ-Al2O3載體置于馬弗爐中煅燒，獲得Mg-Fe-Cu-Ni耐鹽臭氧催化劑。耐鹽臭氧催化劑的負載率為56-58%。
進一步地，步驟S1中，將直徑為7-11mm的球形γ-Al2O3載體加入無水乙醇中，震蕩清洗20-30分鐘，冷風(fēng)干燥。
進一步地，步驟S2中，尿素與Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O粉末原料總量的摩爾比為0.35-0.4:1。
進一步地，Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O的摩爾比為27-31：27-31：27-31：7-19。
進一步地，步驟S2中，無水乙醇與原料質(zhì)量總和的質(zhì)量比為2-3：1；步驟3中，γ-Al2O3載體的質(zhì)量為原料質(zhì)量總和的（45-55）%。
進一步地，步驟3中，反應(yīng)釜中加入溶液A，然后加入預(yù)處理后的γ-Al2O3載體，擰緊后置于烘箱加熱至180-220℃保溫11-13小時。
進一步地，步驟4中，煅燒溫度為850-950℃，時間為2-3小時，煅燒后隨爐冷卻。
本發(fā)明還提供一種如上所述制備方法制備得到的耐鹽臭氧催化劑，耐鹽臭氧催化劑結(jié)構(gòu)主要為單相尖晶石型。其中Mg2+：Fe3+：Cu2+：Ni2+的摩爾比為（27-31）：（27-31）：（27-31）：（7-19）。
本發(fā)明還提供一種如上所述的耐鹽臭氧催化劑在處理高濃鹽廢水中的應(yīng)用，首先調(diào)節(jié)高濃鹽廢水pH至4-7，然后使用網(wǎng)布將Mg-Fe-Cu-Ni耐鹽臭氧催化劑包緊，催化劑的投加量為50-200g/L，催化劑投放后反應(yīng)器底部曝臭氧，臭氧投入量為300-1200mg/L，常溫反應(yīng)60-180分鐘，高濃鹽廢水的COD去除率可達（70-90）%。
本發(fā)明的有益效果為：（1）高負載率：普通浸漬法制備的臭氧催化劑負載率在15%-30%左右，本發(fā)明水熱法制備可將負載率提升至56%-58%。
（2）高比表面積：水熱法制備的臭氧催化劑表面呈現(xiàn)疏松的多孔結(jié)構(gòu)，使得臭氧反應(yīng)更充分。
（3）對化工高濃鹽廢水COD去除效率很高，對比普通催化劑有顯著提升，平均提升27.5%-51.3%。
（4）耐鹽性良好，不會出現(xiàn)催化劑中毒，COD下降率高。
（發(fā)明人：陳雷;陶新遠;王金龍;陸雪梅;趙敏燕）
