一種利用粉煤灰和生物質(zhì)制備催化劑的方法及應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種利用固體廢棄物粉煤灰和生物質(zhì)吸附過(guò)渡金屬離子后直接制備催化劑及電化學(xué)氧化降解有機(jī)廢水的方法。首先將生物質(zhì)破碎篩分后用去離子水洗凈烘干，再將烘干后的生物質(zhì)加入到過(guò)渡金屬離子溶液中浸漬吸附；同時(shí)將粉煤灰烘干后加入到過(guò)渡金屬離子溶液中浸漬吸附；然后將吸附過(guò)渡金屬離子后的粉煤灰和生物質(zhì)過(guò)濾、洗滌、烘干；將二者按比例混合攪拌均勻，加入粘結(jié)劑、水玻璃和液體石蠟，擠壓成型；進(jìn)而進(jìn)行烘干和高溫煅燒活化。將催化劑加入到含有機(jī)物的廢水中進(jìn)行電化學(xué)氧化降解去除有機(jī)物。該粉煤灰和生物質(zhì)復(fù)合催化劑制備方法操作簡(jiǎn)單，工藝流程短，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用；而且電化學(xué)氧化降解有機(jī)物不添加藥劑、環(huán)?？煽?。
【專利說(shuō)明】一種利用粉煤灰和生物質(zhì)制備催化劑的方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于資源化與環(huán)境【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種利用粉煤灰和生物質(zhì)制備催化劑的方法及在電化學(xué)氧化降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]粉煤灰是電廠發(fā)電的過(guò)程中排放的固體廢棄物，近年來(lái)隨著能源消耗的增長(zhǎng)，電力工業(yè)的迅速發(fā)展，粉煤灰的排放量也急劇增加。如果排放的廢棄物粉煤灰不能及時(shí)合理的利用或處理，只能采取堆積的方式處置，這就會(huì)對(duì)環(huán)境造成極其惡劣的影響。粉煤灰的堆積不僅占用土地，浪費(fèi)資源，污染空氣，而且長(zhǎng)時(shí)間的堆積，其中的微量元素、重金屬元素、以及放射性元素等就會(huì)遷移、擴(kuò)散到土壤和水體中，嚴(yán)重的會(huì)危害到人類的生存和健康。根據(jù)我國(guó)的國(guó)情，火力發(fā)電在今后很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)仍然是主導(dǎo)，如果不進(jìn)行綜合利用，粉煤灰的排放將會(huì)持續(xù)對(duì)環(huán)境造成污染，因此粉煤灰的資源化利用，變廢為寶，變害為利是目前一個(gè)迫切需要解決的大問(wèn)題。
[0003]粉煤灰具有很大的比表面積，疏松的多孔結(jié)構(gòu)，具有很高含量的Al2O3和SiO2，具有很好的吸附性能，因此可以作為吸附劑應(yīng)用到廢水處理過(guò)程中，如焦化廢水、印染廢水、制藥廢水、重金屬離子廢水等。此外，粉煤灰還可以作為催化劑的載體進(jìn)行利用，如專利CN102861566A報(bào)道了一種利用粉煤灰制備雙金屬脫硝催化劑的方法，首先利用粉煤灰制備AlCl3溶液，然后利用該溶液制備擬薄水鋁石，進(jìn)而得到Y(jié)-Al2O3，利用得到的Y-Al2O3制備雙金屬脫硝催化劑，該方法流程長(zhǎng)，需要將粉煤灰中的鋁成分提取出來(lái)。還有專利CN101543773報(bào)道了 TiO2-粉煤灰光催化材料的制備，首先制備TiO2溶膠-凝膠溶液，然后將粉煤灰與該溶膠-凝膠溶液混合后烘干，加熱得到TiO2-粉煤灰光催化材料，增大了表面積有利于光催化作用和回收，TOC的降解率在35%以上。但是吸附重金屬離子或過(guò)渡金屬離子后的粉煤灰的再利用很少，而且很少有將吸附過(guò)渡金屬離子后的粉煤灰，與吸附過(guò)渡金屬離子后的生物質(zhì)復(fù)合直接制備催化劑，并應(yīng)用于有機(jī)廢水電催化氧化降解的報(bào)道。
[0004]本發(fā)明以粉煤灰以及木粉、果殼、玉米桿等副產(chǎn)生物質(zhì)為原料，通過(guò)吸附負(fù)載過(guò)渡金屬離子后直接制備一種復(fù)合催化劑，并利用其進(jìn)行電化學(xué)催化氧化降解有機(jī)廢水。制備方法操作簡(jiǎn)單，工藝流程短，可實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用；而且電化學(xué)氧化過(guò)程不添加藥劑、環(huán)?？煽?。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種利用粉煤灰和生物質(zhì)制備催化劑的方法及在電化學(xué)氧化降解有機(jī)廢水中的應(yīng)用。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0007]首先將生物質(zhì)破碎篩分后用去離子水洗凈烘干，再將烘干后的生物質(zhì)加入到過(guò)渡金屬離子溶液中進(jìn)行浸潰吸附；同時(shí)將處理后烘干的粉煤灰加入到過(guò)渡金屬離子溶液中進(jìn)行浸潰吸附；然后分別將吸附過(guò)渡金屬離子的生物質(zhì)和粉煤灰過(guò)濾、洗滌、烘干；將烘干后的生物質(zhì)和粉煤灰按比例混合攪拌均勻，加入粘結(jié)劑、水玻璃和液體石蠟，擠壓成型，進(jìn)而將成型的催化劑烘干和高溫煅燒活化。其中，生物質(zhì)、粉煤灰、粘結(jié)劑、水玻璃以及液體石蠟的質(zhì)量比為I~10:100:5~15:25~40:2~3。
[0008]所述的生物質(zhì)為木粉、果殼、玉米秸等，所述的粉煤灰可以經(jīng)過(guò)堿處理或水熱處理再烘干；
[0009]所述的過(guò)渡金屬離子為鎳、銅、鐵等，其濃度為50~1000mg/L ;在生物質(zhì)和粉煤灰浸潰吸附過(guò)程中，生物質(zhì)和粉煤灰與溶液的質(zhì)量體積比為50~200:500 ;生物質(zhì)和粉煤灰浸潰吸附過(guò)程的時(shí)間為3~5h ;
[0010]成型的催化劑烘干溫度為100~150°C ;成型的催化劑活化溫度為450~600°C。
[0011]上述制備的復(fù)合催化劑應(yīng)用于有機(jī)廢水電化學(xué)催化氧化有機(jī)廢水的技術(shù)方案為:將催化劑與廢水按質(zhì)量體積比例10~100~500加入到廢水中，控制電解電壓3~10V，電解反應(yīng)5~IOh。
[0012]該發(fā)明以粉煤灰和生物質(zhì)為原料制備復(fù)合催化劑，制備方法操作簡(jiǎn)單，工藝流程短，實(shí)現(xiàn)固體廢棄物的資源化利用；而且電化學(xué)氧化降解有機(jī)物不添加藥劑、環(huán)?？煽?。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
[0014]圖2是摻加不同元素催化劑的效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]實(shí)施例1
[0017]將木粉篩分后用去離子水洗凈去除表面的臟污后在80°C干燥12h。稱取50g木粉分別加入到500mL 500mg/L的鎳離子、銅離子和鐵離子溶液中攪拌5h ;稱取100g烘干研磨后的粉煤灰加入到500mL 500mg/L的鎳離子、銅離子和鐵離子溶液中攪拌5h。然后將木粉和粉煤灰過(guò)濾、洗滌、干燥。稱取IOg吸附后的木粉和100g干燥后的粉煤灰攪拌混合均勻，然后加入IOg粘結(jié)劑，30g水玻璃和2g液體石蠟，充分?jǐn)嚢柚辆鶆?，進(jìn)行擠條成型，將得到的催化劑在120°C干燥5h，然后再50(TC煅燒4h，得到復(fù)合催化劑。
[0018]粉煤灰的化學(xué)組成見(jiàn)下表。
[0019]粉煤灰的化學(xué)成分分析結(jié)果
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種利用粉煤灰和生物質(zhì)制備催化劑的方法，其特征是:將生物質(zhì)破碎篩分后用去離子水洗凈烘干，再將烘干后的生物質(zhì)加入到過(guò)渡金屬離子溶液中進(jìn)行浸潰吸附；同時(shí)將處理后烘干的粉煤灰加入到過(guò)渡金屬離子溶液中進(jìn)行浸潰吸附；然后分別將吸附過(guò)渡金屬離子的生物質(zhì)和粉煤灰過(guò)濾、洗滌、烘干；將烘干后的生物質(zhì)和粉煤灰按比例混合攪拌均勻，加入粘結(jié)劑、水玻璃和液體石蠟，擠壓成型，進(jìn)而將成型的催化劑烘干和高溫煅燒活化；其中，生物質(zhì)、粉煤灰、粘結(jié)劑、水玻璃以及液體石蠟的質(zhì)量比為I?10:100:5?15:25?40:2 ?3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述的生物質(zhì)為木粉、果殼、玉米秸，所述的粉煤灰經(jīng)過(guò)堿處理或水熱處理再烘干。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是:所述的過(guò)渡金屬離子為鎳、銅、鐵，其濃度為 50 ?1000mg/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征是:在生物質(zhì)和粉煤灰浸潰吸附過(guò)程中，生物質(zhì)和粉煤灰與溶液的質(zhì)量體積比為50?200:500，生物質(zhì)和粉煤灰浸潰吸附過(guò)程的時(shí)間為3?5h。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是:在生物質(zhì)和粉煤灰浸潰吸附過(guò)程中，生物質(zhì)和粉煤灰與溶液的質(zhì)量體積比為50?200:500，生物質(zhì)和粉煤灰浸潰吸附過(guò)程的時(shí)間為3 ?5h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或5所述的方法，其特征是:成型的催化劑烘干溫度為100?1500C ;成型的催化劑活化溫度為450?600°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是:成型的催化劑烘干溫度為100?150°C;成型的催化劑活化溫度為450?600°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是:成型的催化劑烘干溫度為100?150°C;成型的催化劑活化溫度為450?600°C。
9.權(quán)利要求1、2、5、7或8所述的方法制備的催化劑在電化學(xué)氧化降解有機(jī)物中的應(yīng)用，其特征是:將所制備的催化劑與含有機(jī)物的廢水按質(zhì)量體積比為10?100:500攪拌，控制電解電壓3?10V，電解反應(yīng)5?IOh。
10.權(quán)利要求6所述的方法制備的催化劑在電化學(xué)氧化降解有機(jī)物中的應(yīng)用，其特征是:將所制備的催化劑與含有機(jī)物的廢水按質(zhì)量體積比為10?100:500攪拌，控制電解電壓3?10V，電解反應(yīng)5?10h。
【文檔編號(hào)】B01J23/889GK103623853SQ201310508984
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】馬偉, 程子洪, 沙學(xué)龍, 宗盼盼, 高連連, 段詩(shī)博, 王刃, 徐軍 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)