专利名称：一种处理含苯酚废水吸附-催化剂及制法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于一种吸附一催化剂及其应用方法，具体地说涉及一种以过 渡金属为主要活性组分的多组分吸附一催化剂的制备及使用方法。
背景技术：
含苯酚废水的来源十分广泛。焦化厂、炼油厂、石油化工、煤气发 生站、塑料厂、树脂厂、绝缘材料厂、木材防腐厂、制药厂和合成纤维 厂等都生产含苯酚废水。苯酚类在水污染中的重要性归因于它对水生生 命的极高毒性和难以生物降解。世界各国都严格限制环境中的苯酚含量。 我国规定水体中挥发酚的最高允许浓度分布为饮用水0.002mg/1，农 业用水1.0mg/1，工业废水排放标准0.5mg/1。由此可见，含苯酚废水来 源广、危害大、标准严。如何有效地处理与利用含苯酚废水是环境污染 领域中 一个带有普遍意义的问题。
目前，基于活性炭优良吸附性能的吸附技术在有机废水和废气处理领 域有着广泛的应用。活性炭的吸附容量大，对高、低浓度废水都有较好 的去除效果。但活性炭的吸附容量一旦达到饱和之后，就需要对其进行 处理以便加以再利用。目前工业中常用的再生技术是热再生。热再生过 程中，吸附饱和后的活性炭要在800-85(TC的高温下处理，能耗大；同
时，高温操作使得活性炭的吸附容量损失率大，每再生一次活性炭吸附 容量损失5-15%;此外，高温操作也使活性炭不能进行原位再生，需要 特定的再生装置，从而增加处理费用并在运输过程中造成一定量的活性 炭损失；最后，加热过程中脱附的污染物还需要后处理，工艺复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种活性高，工艺简单的处理含苯酚有机废 水的以活性炭为载体的吸附一催化剂及制备方法和应用方法。
本发明提供的吸附一催化剂含以过渡金属Cu为活性组分，以K、 Zn 和Ce中的一种为辅助组分，其特征在于它以活性炭为载体，其组分的重 量百分比为Cul% — 10%，辅助组分1%—5%，活性炭85%—98%， 且活性炭的表面积为500 — 1500m7g。
本发明提供的干法催化氧化催化剂制备方法采用等体积共浸渍法， 将硝酸铜与K、 Zn或Ce的硝酸盐混合溶液等体积共浸渍活性炭载体，在室温放置2 — 6小时，然后在50—10(TC干燥6 — 24小时，最后在200 — 50(TC惰性气氛下煅烧2 — 6小时，得到以活性炭为载体的吸附一催化剂。 本发明提供的干法催化氧化吸附一催化剂使用方法为于将含苯酚有 机废水通过以活性炭为载体的吸附一催化剂，吸附结束后，在常温下干 燥，通入氧化性气体，空速为500 — 2000h—'，在反应温度为200 — 35(TC， 反应l一3h，之后循环应用。 本发明同现有技术相比有以下优点
1. 吸附一催化剂具有良好的吸附性能。能有效的吸附废水中苯酚等有毒 有害成份。
2. 催化氧化条件温和，低温常压下进行，无需对大量的水体加热加压， 能耗低，设备占地面积小，操作简单，可原位催化氧化，不产生二次 污染，特别适于处理浓度不高，但毒性大，不适于生化处理的废水， 而且处理的废水可以回用，节省了大量的工业用水。
3. 过渡金属担载的活性炭基吸附一催化剂催化氧化所吸附的苯酚起始 温度低活性高，催化氧化后吸附容量恢复的高，可连续使用，易大规 模成批量生成使用，成本低。
具体实施方式
实施例1 . Cu5Znl/AC催化剂的制备 取4. 5g硝酸锌加入100ml 0. 78mol/l的硝酸铜溶液配制成浸渍溶液， 将100克40 — 60目比表面积为800 m7g的活性炭颗粒倒入浸渍液中搅 拌，室温放置4小时，于U(TC下烘干6小时，再于30(TC氩气保护下煅 烧12小时，自然冷却到室温制成催化剂A，催化剂A中金属组分的重量 为Cu 5%， Zn 1%，活性炭为94%，标记为Cu5Znl/AC。 Cu5Znl/AC吸附一催化剂的使用
将含500ppm苯酚的有机废水50ml通过装有0. 5gCu5Znl/AC吸附一催 化剂的吸附柱，吸附结束后排放被净化的废水，在常温下干燥吸附苯酚 的Cu5Znl/AC吸附一催化剂；给干燥后的Cu5Znl/AC吸附一催化剂中通 入氧化性气体(5%氧气)，空速为lOOOh—'，并将温度升至30(TC;在300 。C下恒温催化氧化1.5小时。催化氧化结束后，在氧化性气氛中将温度 降到室温；
实验结果废水中的苯酚可得100%的去除，再生后的Cu5Znl/AC吸附一 催化剂可再次吸附50ml苯酚浓度为500mg/l有机废水中100%的苯酚， 在线质谱检测多次循环过程中污染物催化氧化降解产物为C()2和H20。 实施例2.
Cu4Zn2/AC催化剂的制备取9g硝酸锌加入100ml 0. 62mol/l的硝酸铜溶液配制成浸渍溶液， 将100克40—60目比表面积为800 mVg的活性炭颗粒倒入浸渍液中搅 拌，室温放置4小时，于11(TC下烘干6小时，再于30(TC氩气保护下煅 烧12小时，自然冷却到室温制成催化剂B，催化剂B中金属组分的重量 为Cu 4%， Zn 2%,活性炭为94%，标记为Cu4Zn2/AC。 Cu4Zn2/AC吸附一催化剂的使用
含1500ppm苯酚的有机废水50ml通过装有0. 5gCu4Zn2/AC吸附一催化剂 的吸附柱，吸附结束后排放被净化的废水，在常温下干燥吸附苯酚的 Cu4Zn2/AC吸附一催化剂；给干燥后的Cu4Zn2/AC吸附一催化剂中通入 氧化性气体(5%氧气)，空速为1500h—'，并将温度升至300°C;在300 "C下恒温催化氧化2小时。催化氧化结束后，在氧化性气氛中将温度降 到室温。
实验结果废水中的苯酚可得100%的去除，再生后的Cu4Znl/AC吸附 一催化剂可再次吸附50ml苯酚浓度为1000mg/l有机废水中100%的苯酚， 在线质谱检测多次循环过程中污染物催化氧化降解产物为C02和H20。 实施例3
Cu5Cel/AC催化剂的制备 取3. lg硝酸铈加入100ml 0. 78mol/l的硝酸铜溶液配制成浸渍溶液， 将100克40 — 60目比表面积为800 m7g的活性炭颗粒倒入浸渍液中搅 拌，室温放置6小时，于11(TC下烘干12小时，再于25(TC氩气保护下 煅烧24小时，自然冷却到室温制成催化剂C，催化剂C中金属组分的重 量为Cu 5%， Ce 1%，活性炭为94%，标记为Cu5Cel/AC。 Cu5Cel/AC吸附一催化剂的使用
含1500ppm苯酚的有机废水50ml通过装有0. 5gCu5Cel/iVC吸附一催 化剂的吸附柱，吸附结束后排放被净化的废水，在常温下干燥吸附苯酚 的Cu5Cel/AC吸附一催化剂；给干燥后的Cu5Cel/AC吸附一催化剂中通 入氧化性气体(5%氧气)，空速为1000h—、并将温度升至25(TC;在250 。C下恒温催化氧化1.5小时。催化氧化结束后，在氧化性气氛中将温度 降到室温。
实验结果废水中的苯酚可得100%的去除，Cu5Cel/AC吸附一催化剂 可再次吸附50ml苯酚浓度为1000mg/l有机废水中100%的苯酚，在线质 谱检测多次循环过程中污染物催化氧化降解产物为C02和H刀。 实施例4 CulCe5/AC催化剂的制备 取15. 5g硝酸铈加入100ml 0. 16mol/l的硝酸铜溶液配制成浸渍溶液，将100克40 — 60目比表面积为800 m7g的活性炭颗粒倒入浸渍液中 搅拌，室温放置6小时，于11(TC下烘干12小时，再于250。C氩气保护 下煅烧24小时，自然冷却到室温制成催化剂D，催化剂D中金属组分的 重量为Cu 1%， Ce 5%，活性炭为94%，标记为CulCe5/AC。 CulCe5/AC吸附一催化剂的使用
含500ppm苯酚的有机废水50ml通过装有0. 5gCulCe5/AC吸附一催化 剂的吸附柱，吸附结束后排放被净化的废水，在常温下干燥吸附苯酚的 CulCe5/AC吸附一催化剂；给干燥后的CulCe5/AC吸附一催化剂中通入 氧化性气体(5%氧气)，空速为lOOOh—'，并将温度升至25(TC;在250 "C下恒温催化氧化1.5小时。催化氧化结束后，在氧化性气氛中将温度 降到室温。
实验结果废水中的苯酚可得100%的去除，CulCe5/AC吸附一催化剂 可再次吸附50ml苯酚浓度为500mg/l有机废水中100%的苯酚，在线质 谱检测多次循环过程中污染物催化氧化降解产物为C02和H20。 实施例5. Cu8Kl/AC催化剂的制备 取2. 6g硝酸钾加入100ml 1. 25mol/l的硝酸铜溶液配制成浸渍溶液， 将100克40—60目比表面积为1000 m7g的活性炭颗粒倒入浸渍液中搅 拌，室温放置6小时，于11(TC下烘干24小时，再于氩气保护下煅烧12 小时，自然冷却到室温制成催化剂E，催化剂E中金属组分的重量为 Cu 8%, K 1%,活性炭为91%，标记为Cu8Kl/AC。 Cu8Kl/AC吸附一催化剂的使用
含500ppm苯酚的有机废水50ml通过装有0. 5gCu8Kl/AC吸附一催化 剂的吸附柱，吸附结束后排放被净化的废水，在常温下干燥吸附苯酚的 Cu服i/AC吸附一催化剂；给干燥后的Cu8Kl/AC吸附一催化剂中通入氧 化性气体(5%氧气)，空速为2000h—'，并将温度升至300°C;在300°C 下恒温催化氧化2小时。催化氧化结束后，在氧化性气氛中将温度降到 室温。
实验结果废水中的苯酚可得100%的去除，Cu8Kl/AC吸附一催化剂可 再次完全吸附50ml苯酚浓度为500mg/l有机废水中100%的苯酚，在线 质谱检测多次循环过程中污染物催化氧化降解产物为C02和H刀。 对比例1 Cu5/AC催化剂的制备
取0. 78mol/l的硝酸铜溶液100ml,将100克40 — 60目比表面积为 1000 m7g的活性炭颗粒倒入浸渍液中搅拌，室温放置4小时，于ll(TC下烘干6小时，再于25(TC氩气保护下煅烧12小时，自然冷却到室温制 成单组分催化剂，催化剂中金属组分的重量为Cu5%,活性炭为95 %，标记为Cu5/AC。 Cu5/AC吸附一催化剂的使用
含1500ppm苯酚的有机废水50ral通过装有0. 5gCu5/AC吸附一催化剂 的吸附柱，吸附结束后排放被净化的废水，在常温下干燥吸附苯酚的 Cu5/AC吸附一催化剂；给干燥后的Cu5/AC吸附一催化剂中通入氧化性 气体(5%氧气)，空速为lOOOh—'，并将温度升至250°C;在25(TC下恒 温催化氧化2小时。催化氧化结束后，在氧化性气氛中将温度降到室温。 实验结果废水中的苯酚可得100%的去除，再生后Cu5/AC吸附一催化 剂可再次吸附50ml苯酚浓度为1000mg/l有机废水中99, 9%的苯酚，在 线质谱检测多次循环过程中污染物催化氧化降解产物主要为C02和H20， 有苯酚和苯的逸出。 对比例2 Cul/AC催化剂的制备
取0. 16mol/l的硝酸铜溶液100ml，将100克40 — 60目比表面积为 1000 mVg的活性炭颗粒倒入浸渍液中搅拌，室温放置4小时，于11(TC 下烘千6小时，再于25(TC氩气保护下煅烧12小时，自然冷却到室温制 成单组分催化剂，催化剂中金属组分的重量为Cul%，活性炭为99 %，标记为Cul/AC。 Cul/AC吸附一催化剂的使用
含1500ppm苯酚的有机废水50ml通过装有0. 5gCul/AC吸附一催化剂 的吸附柱，吸附结束后排放被净化的废水，在常温下干燥吸附苯酚的 Cul/AC吸附一催化剂；给干燥后的Cul/AC吸附一催化剂中通入氧化性 气体(5%氧气)，空速为lOOOh—、并将温度升至25(TC;在25(TC下恒 温催化氧化2小时。催化氧化结束后，在氧化性气氛中将温度降到室温。 实验结果废水中的苯酚可得100%的去除，再生后Cul/AC吸附一催化 剂可再次吸附50ml苯酚浓度为1000mg/l有机废水中99. 9%的苯酚，在 线质谱检测多次循环过程中污染物催化氧化降解产物主要为苯酚和苯， 有少量的C02和H20逸出。
权利要求
1、一种处理含苯酚废水吸附—催化剂，其特征在于以Cu为活性组分，Ce为辅助组分，以活性炭为载体，其重量百分比组成为Cu1％—10％，Ce1％—5％，活性炭85％—98％，且活性炭的表面积为500—1500m2/g。
2、 如权利要求l所述一种处理含苯酚废水吸附一催化剂制备方法，其特 征在于将硝酸铜与硝酸铈混合溶液等体积共浸渍活性炭载体，在室温放 置2—6小时，然后在50 — 10(TC干燥6 — 24小时，最后在200 —50(TC惰 性气氛下煅烧2 — 6小时，得到以活性炭为载体的吸附一催化剂。
3、 如权利要求l所述一种处理含苯酚废水吸附一催化剂应用方法，其特 征在于将含苯酚有机废水通过以活性炭为载体的吸附一催化剂，吸附结 束后，在常温下干燥，通入氧化性气体，空速为500 — 2Q00h—1，在反应 温度为200 — 35(TC，反应l一3h，之后循环应用。
全文摘要
一种处理含苯酚废水吸附-催化剂，其特征在于以Cu为活性组分，K、Zn或Ce为辅助组分，以活性炭为载体，其重量百分比组成为Cu1％-5％，辅助组分1％-5％，活性炭85％-98％，且活性炭的表面积为500-1500m<sup>2</sup>/g。采用等体积共浸渍法制备。将含苯酚废水通过以活性炭为载体的吸附-催化剂，吸附结束后，在常温下干燥，通入氧化性气体反应。本发明的吸附-催化剂具有良好的吸附性能，催化氧化条件温和，能耗低，过程简单，操作简单，可原位催化氧化，不产生二次污染的优点。
文档编号B01J23/76GK101502804SQ200810190570
公开日2009年8月12日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者刘平光, 刘振宇, 杨建丽, 雷智平 申请人:中国科学院山西煤炭化学研究所