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
本發明涉及金屬合金和環境催化氧化領域，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用，本發明選用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了良好的適應性和催化性，本發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，不會出現催化劑中毒，COD下降率高。
權利要求書
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預處理后的γ-Al2O3載體，加熱，過濾后得到Mg-Fe-Cu-Ni催化劑前驅體；S4.煅燒：將S3處理后得到的Mg-Fe-Cu-Ni催化劑前驅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.根據權利要求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，冷風干燥。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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粉末原料的質量比為2-3：1。
6.根據權利要求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載體的質量為Mg(NO3)2•6H2O、Fe(NO3)3•9H2O、Cu(NO3)2•3H2O、Ni(NO3)2•6H2O粉末原料的質量比為45-55%。
7.根據權利要求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，反應釜中加入溶液A，然后加入預處理后的γ-Al2O3載體，加熱至180-220℃保溫11-13小時。
8.根據權利要求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，耐鹽臭氧催化劑結構主要為尖晶石型。
10.一種如權利要求8所述的耐鹽臭氧催化劑在處理高濃鹽廢水中的應用。
發明內容
為解決上述問題，本發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了良好的適應性和催化性。
為達到上述目的，本發明的技術方案如下：本發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預處理后的γ-Al2O3載體，加熱，過濾后得到Mg-Fe-Cu-Ni催化劑前驅體；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，無水乙醇與原料質量總和的質量比為2-3：1；步驟3中，γ-Al2O3載體的質量為原料質量總和的（45-55）%。
進一步地，步驟3中，反應釜中加入溶液A，然后加入預處理后的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，耐鹽臭氧催化劑結構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用，首先調節高濃鹽廢水pH至4-7，然后使用網布將Mg-Fe-Cu-Ni耐鹽臭氧催化劑包緊，催化劑的投加量為50-200g/L，催化劑投放后反應器底部曝臭氧，臭氧投入量為300-1200mg/L，常溫反應60-180分鐘，高濃鹽廢水的COD去除率可達（70-90）%。
本發明的有益效果為：（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疏松的多孔結構，使得臭氧反應更充分。
（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，不會出現催化劑中毒，COD下降率高。
（發明人：陳雷;陶新遠;王金龍;陸雪梅;趙敏燕）
