一种化工废水处理催化剂及其制备方法与流程

本发明涉及化工废水处理催化剂领域，尤其涉及一种化工废水处理催化剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着人们和社会环保意识的不断增强以及越来越严格的企业环保标准，三废有效处理问题再一次成为各企业所必需面对的问题。这其中，尤其以化工领域废水污染问题最为严重。近些年，各企业都优化了废水排放和循环处理模式，相应的废水处理工艺及配套技术均取得了明显的进步。而石油化工类科研院所、研究型高校的日常科学试验以及企业研究场所在研究过程中，会含有化学试剂的废液通常会进行分类回收并定向处理，但清洗试验用玻璃器皿、仪器设备的过程中产生的含有烃类等有机物分子的废水不可避免的会被排入污水管道，这一类的废水相比于传统工业废水具有有机物浓度高，降解困难等特点。

2、现有技术，中国专利cn109569596b公开了一种用于含氨氮和cod废水处理催化剂，该催化剂包括铂族贵金属、iva族金属及氧化物载体，在反应温度260℃，压力8.5mpa下使用。但是该发明需要一定的温度压力，在排放传统的工业废水时具有优异的经济性，但是对于主要污染物为有机烃物质的废水，且间歇性排放的废水就会显得效率低下且经济成本较高。中国专利cn102872884b公开了一种水处理催化剂及其生产方法与应用，原料包括二氧化锰、氧化铝、二氧化碳、四氧化三钴、碳粉等，而该催化剂在使用过程中易存在催化剂比表面积小、械强度低，容易存在臭氧活化、催化降解效率低等问题。

3、因此，为了解决上述问题，本申请提供了一种可以有效应用于科研院所，企业研究室以及高校实验室的化工废水处理催化剂。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明第一方面提供了一种化工废水处理催化剂，以质量百分比计，原料包括：分子筛5～15％，金属氧化物10～60％，无机金属盐0～20％，碳材料补充余量。

2、作为一种优选的方案，所述化工废水处理催化剂，以质量百分比计，原料包括：分子筛10～15％，金属氧化物20～55％，无机金属盐10～20％，碳材料补充余量。

3、作为一种优选的方案，所述分子筛的干基≥95％；所述分子筛比表面积为500～800m2/g；所述分子筛的孔体积为0.3～0.5cm3/g，介孔比例为40～80％。

4、作为一种优选的方案，所述分子筛比表面积为600～800m2/g；所述分子筛的孔体积为0.3～0.4cm3/g，介孔比例为45～55％。

5、作为一种优选的方案，所述分子筛比表面积为650m2/g；所述分子筛的孔体积为0.5cm3/g，介孔比例为48％。

6、作为一种优选的方案，所述金属氧化物为氧化铝、氧化锌、二氧化钛、氧化铁、氧化亚铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁中的至少两种。

7、作为一种优选的方案，所述氧化铝的干基≥70％；所述氧化铝的比表面积为300～500m2/g，孔体积为0.5～1.2cm3/g。

8、作为一种优选的方案，所述氧化铝的比表面积为400～500m2/g，孔体积为0.6～0.8cm3/g。

9、作为一种优选的方案，所述金属氧化物至少包括氧化铝；所述氧化铝与分子筛和无机金属盐的质量比为18～20：12～15：10～15。

10、作为一种优选的方案，所述氧化铝与分子筛和无机金属盐的质量比为20：15：15。

11、作为一种优选的方案，所述无机金属盐为硫酸铜、硫酸铁、硝酸铜、硝酸铁、磷酸钠中的至少一种。

12、作为一种优选的方案，所述无机金属盐为硫酸铜。

13、作为一种优选的方案，所述分子筛为改性y分子筛或beta分子筛。

14、作为一种优选的方案，所述碳材料为石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、活性炭粉中的至少一种。

15、作为一种优选的方案，所述碳材料为活性炭粉；所述活性炭粉为椰壳活性炭粉。

16、本发明第二方面提供了一种上述化工废水处理催化剂的制备方法，步骤包括以下几步：(1)将无机金属盐溶于水形成弱酸性水溶液，再将氧化铝加入无机金属盐水溶液中搅拌均匀，再加入分子筛搅拌至胶凝状态，经烘干处理后将块状固体粉碎；(2)将步骤(1)粉碎的物料与剩余氧化物及碳材料进行混合，并将混合物按照质量水粉比加入去离子水并机械压力下挤条成型；(3)将成型产物经干燥、断条、氮气环境焙烧，完成后即得。

17、作为一种优选的方案，所述混合物与去离子水的质量水粉比为1：0.8～1.2。

18、作为一种优选的方案，所述混合物与去离子水的质量水粉比为1：1。

19、本申请中，通过预先凝胶态混合物的制备，并且限定制备原料氧化铝与分子筛和无机金属盐的的质量比，有效提高了催化剂的各项性能。本申请人认为，当氧化铝与分子筛和无机金属盐的质量比为20：15：15时，氧化铝与分子筛和硫酸铜溶液能够在共同作用下形成具有有效粘结作用的凝胶组织，其能够进一步的在催化剂的制备过程中促进硫酸铜的活性相与具有特定比表面积以及孔径结构的分子筛以及氧化铝形成稳定结合关系，并且在后续的挤压成型阶段，能够帮助催化剂促进其内部多原料之间的连接关系，从而具有优异的机械强度。

20、本发明第三方面提供了一种上述的化工废水处理催化剂的应用，包括该化工废水处理催化剂在处理研究用化工废水、石油化工废水回收处理工艺中的应用。

21、有益效果：

22、1、本发明提供了一种化工废水处理催化剂，其能够有效运用于臭氧催化氧化处理废水工艺当中，能够有效去除废水中的有机物，尤其是有机烃类物质，吸附部分无机物，具有优异的研究性高校以及研究所废水处理适用性。

23、2、本发明提供了一种化工废水处理催化剂，能够避免现有的废水处理需要的特定压力以及温度条件，在小型试验场所的间隔性排放中能够灵活使用，避免了过高的废水处理成本，能够有效控制小型试验场所的废水处理成本。

24、3、本发明提供了一种化工废水处理催化剂，其具有较高的比表面积，机械强度高，能够有效避免臭氧活化以及催化效率降低的问题，具有很长的使用寿命和优异的适用性。

25、4、本发明提供了一种化工废水处理催化剂，其由于采用了分子筛与活性炭，能够在臭氧氧化处理废水的过程中增强有机物分子及部分无机物分子的吸附性能，在加强氧化反应过程的同时，对无机物分子也有一定的去除作用。

26、5、本发明提供了一种化工废水处理催化剂，由于先将硫酸铜溶于水形成弱酸性水溶液，再将一定量的氧化铝和分子筛依次加入硫酸铜水溶液中形成凝胶，氧化铝与分子筛和硫酸铜溶液能够在共同作用下形成具有有效粘结作用的凝胶组织，其能够进一步的在催化剂的制备过程中促进硫酸铜的活性相与具有特定比表面积以及孔径结构的分子筛以及氧化铝形成稳定结合关系，并且在后续的挤压成型阶段，能够帮助催化剂促进其内部多原料之间的连接关系，从而具有优异的机械强度。

技术特征：

1.一种化工废水处理催化剂，其特征在于：以质量百分比计，原料包括：分子筛5～15％，金属氧化物10～60％，无机金属盐0～20％，碳材料补充余量。

2.根据权利要求1所述的化工废水处理催化剂，其特征在于：所述分子筛的干基≥95％；所述分子筛比表面积为500～800m2/g；所述分子筛的孔体积为0.3～0.5cm3/g，介孔比例为40～80％。

3.根据权利要求2所述的化工废水处理催化剂，其特征在于：所述金属氧化物为氧化铝、氧化锌、二氧化钛、氧化铁、氧化亚铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁中的至少两种。

4.根据权利要求3所述的化工废水处理催化剂，其特征在于：所述氧化铝的干基≥70％；所述氧化铝的比表面积为300～500m2/g，孔体积为0.5～1.2cm3/g。

5.根据权利要求4所述的化工废水处理催化剂，其特征在于：所述金属氧化物至少包括氧化铝；所述氧化铝与分子筛和无机金属盐的质量比为18～20：12～15：10～15。

6.根据权利要求5所述的化工废水处理催化剂，其特征在于：所述无机金属盐为硫酸铜、硫酸铁、硝酸铜、硝酸铁、磷酸钠中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的化工废水处理催化剂，其特征在于：所述碳材料为石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、活性炭粉中的至少一种。

8.一种根据权利要求7所述的化工废水处理催化剂的制备方法，其特征在于：步骤包括以下几步：(1)将无机金属盐溶于水形成弱酸性水溶液，再将氧化铝加入无机金属盐水溶液中搅拌均匀，再加入分子筛搅拌至胶凝状态，经烘干处理后将块状固体粉碎；(2)将步骤(1)粉碎的物料与剩余氧化物及碳材料进行混合，并将混合物按照质量水粉比加入去离子水并机械压力下挤条成型；(3)将成型产物经干燥、断条、氮气环境焙烧，完成后即得。

9.根据权利要求8所述的化工废水处理催化剂的制备方法，其特征在于：所述混合物与去离子水的质量水粉比为1：0.8～1.2。

10.一种根据权利要求1～8任意一项所述的化工废水处理催化剂的应用，其特征在于：包括该化工废水处理催化剂在处理研究用化工废水、石油化工废水回收处理工艺中的应用。

技术总结
本发明涉及化工废水处理催化剂领域，尤其涉及一种化工废水处理催化剂及其制备方法。化工废水处理催化剂，以质量百分比计，原料包括：分子筛5～15％，金属氧化物10～60％，无机金属盐0～20％，碳材料补充余量。本发明提供催化剂其能够有效运用于臭氧催化氧化处理废水工艺当中，能够有效去除废水中的有机物，尤其是有机烃类物质，吸附部分无机物，具有优异的研究性高校以及研究所废水处理适用性。

技术研发人员：张晓姮,李禹凡
受保护的技术使用者：伊美特（江苏）环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16