一种碳基催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及废水处理，尤其涉及一种碳基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、有机废水是一类广泛存在的水污染物，由于排放量大、色度深、成分复杂、毒性大以及难生化降解，已成为重点环境污染源之一。有机废水中的酚类化合物对一切生物都有毒害作用。酚可通过与人的皮肤、粘膜接触发生化学反应，形成不溶性蛋白质，而使细胞失去活力，浓度高的酚溶液还会使蛋白质凝固。酚类物质排放到水中，会对水体及其中的生物产生极大的危害。含酚废水主要来自焦化厂、煤气厂、石油化工厂和绝缘材料厂等。降低含酚废水中酚类物质的含量，可以大大的降低含酚废水对环境的破坏和污染

2、目前最常用的处理方法有生物法、物理法和化学法。常规的生物法虽处理成本低，但处理过程缓慢、占地面积大且不能保证出水的达标排放；物理法中的吸附技术是去除污染物最为简单和高效的方法之一，但吸附材料吸附后难脱附、重复利用率低且分离困难；化学法中的均相fenton氧化法虽然操作简单、反应速率快，但存在fenton试剂消耗较大、铁离子易流失而造成水中色度的增加、生成大量铁泥且催化剂不能回收利用和运行成本高等问题。

3、现有技术中公开的含酚废水处理剂，如中国专利cn103435115a、cn106673208a、cn102241802a等，均存在含酚废水处理效率低、带入了新的有机物、二次污染等问题，如何低成本高效地处理含酚废水是目前面临的紧迫难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种碳基催化剂及其制备方法和应用。本发明以含酚废水制备碳基催化剂，再将碳基催化剂用于含酚废水的催化降解，低成本高效地处理含酚废水。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种碳基催化剂的制备方法，包括以下步骤：

4、将碳材料进行活化，得到活化材料；

5、将所述活化材料与含酚废水混合后固液分离，将所得固体进行煅烧，得到载体前驱体；

6、将所述载体前驱体、铁盐和水混合后调节ph值为10～11，然后反应，得到沉淀物；所述铁盐中包括fe2+和fe3+；

7、将所述沉淀物干燥，得到所述碳基催化剂。

8、优选地，所述活化材料与含酚废水的用量比为1g：100～400ml，所述含酚废水中酚类物质的含量为100～2000mg/l。

9、优选地，所述酚类物质包括苯酚、甲酚和二甲苯酚中的一种或多种。

10、优选地，所述碳材料包括煤基炭材料和/或生物炭，所述煤基炭材料包括焦炭、半焦和煤矸石中的一种或多种，所述生物炭包括麦秆、稻壳、核桃壳、椰壳、玉米芯和香蕉皮中的一种或多种；当所述碳材料包括煤基炭材料和生物炭时，所述煤基炭材料与生物炭的质量比为1：0.2～0.6。

11、优选地，所述活化包括以下步骤：将所述碳材料与氢氧化钾混合后在惰性气体中进行活化处理，所述活化处理的温度为300～600℃，时间为1～3h。

12、优选地，所述煅烧在惰性气体中进行，所述煅烧的温度为300～500℃，时间为1～2h。

13、优选地，所述载体前驱体与铁盐的质量比为1：0.5～1.2，所述铁盐中fe2+和fe3+的摩尔比为3：4～6。

14、优选地，所述干燥的温度为40～60℃，压力为0.05～0.08mpa，时间为2～4h。

15、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制得的碳基催化剂。

16、本发明还提供了上述技术方案所述的碳基催化剂在处理含酚废水中的应用，包括以下步骤：

17、将含酚废水与所述碳基催化剂混合进行催化降解。

18、本发明提供了一种碳基催化剂的制备方法，包括以下步骤：将碳材料进行活化，得到活化材料；将所述活化材料与含酚废水混合后固液分离，将所得固体进行煅烧，得到载体前驱体；将所述载体前驱体、铁盐和水混合后调节ph值为10～11，然后反应，得到沉淀物；所述铁盐中包括fe2+和fe3+；将所述沉淀物干燥，得到所述碳基催化剂。

19、本发明以含酚废水制备碳基催化剂，增加了含酚废水的处理量，将制得的碳基催化剂再用于处理含酚废水，实现酚类物质的催化降解。

技术特征：

1.一种碳基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活化材料与含酚废水的用量比为1g：100～400ml，所述含酚废水中酚类物质的含量为100～2000mg/l。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述酚类物质包括苯酚、甲酚和二甲苯酚中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳材料包括煤基炭材料和/或生物炭，所述煤基炭材料包括焦炭、半焦和煤矸石中的一种或多种，所述生物炭包括麦秆、稻壳、核桃壳、椰壳、玉米芯和香蕉皮中的一种或多种；当所述碳材料包括煤基炭材料和生物炭时，所述煤基炭材料与生物炭的质量比为1：0.2～0.6。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，所述活化包括以下步骤：将所述碳材料与氢氧化钾混合后在惰性气体中进行活化处理，所述活化处理的温度为300～600℃，时间为1～3h。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧在惰性气体中进行，所述煅烧的温度为300～500℃，时间为1～2h。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述载体前驱体与铁盐的质量比为1：0.5～1.2，所述铁盐中fe2+和fe3+的摩尔比为3：4～6。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为40～60℃，压力为0.05～0.08mpa，时间为2～4h。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制得的碳基催化剂。

10.权利要求9所述的碳基催化剂在处理含酚废水中的应用，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明提供了一种碳基催化剂及其制备方法和应用，属于废水处理技术领域。本发明将碳材料进行活化，得到活化材料；将所述活化材料与含酚废水混合后固液分离，将所得固体进行煅烧，得到载体前驱体；将所述载体前驱体、铁盐和水混合后调节pH值为10～11，然后反应，得到沉淀物；所述铁盐中包括Fe<supgt;2+</supgt;和Fe<supgt;3+</supgt;；将所述沉淀物干燥，得到所述碳基催化剂。本发明以含酚废水制备碳基催化剂，增加了含酚废水的处理量，将制得的碳基催化剂再用于处理含酚废水，实现酚类物质的催化降解。

技术研发人员：李文兵,缪光硕,周云辉,吴祖杰,罗俊锋,吴伟浩,郭璇,孟瑶,陈西茹,张静
受保护的技术使用者：中国平煤神马控股集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17