一種納米催化濕式氧化催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種納米催化濕式氧化催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]丙烯酸乳液生產(chǎn)廢水外觀形狀為均勻漿狀膠粘體，COD高達35000mg/L，B/C比僅為0.01，該廢水的達標(biāo)排放處理是當(dāng)前國內(nèi)面臨的一大技術(shù)難題。近年來我國丙烯酸及其酯類工業(yè)發(fā)展迅速，2000年丙烯酸及其酯類總產(chǎn)量尚不足30萬t，但到2010年已突破100萬t大關(guān)，目前總產(chǎn)量約120萬t。而每生產(chǎn)It丙烯酸及其酯產(chǎn)品，約產(chǎn)生廢水1.2t，即現(xiàn)在我國每年內(nèi)烯酸及酯類廢水約在140萬t左右。丙烯酸及其酯類廢水的COD約30-80g/L，甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達為1%?4%，毒性大，另外廢水中含有丙烯酸、乙酸、丙烯醛、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯等多種有機物，成分復(fù)雜，這使得丙烯酸及其酯類廢水的處理十分困難。
[0003]目前處理丙烯酸及其酯類乳液廢水的主流方法是焚燒法。但是由于焚燒法的費用較高、且有二次污染。因此人們開發(fā)并研究了一些新的處理方法。如生物法、催化濕式氧化法等，用于處理丙烯酸及其酯類乳液廢水，取得了一定的進展。催化濕式氧化技術(shù)是在傳統(tǒng)濕式氧化基礎(chǔ)上加入催化劑的一種處理廢水的方法，相對于傳統(tǒng)濕式氧化技術(shù)，它的反應(yīng)溫度以及反應(yīng)壓力較低，反應(yīng)分解能力更高，對設(shè)備腐蝕性小，運行成本低。催化濕式氧化法無需考慮丙烯酸及其酯類乳液廢水的毒性，因此比較有應(yīng)用前景；現(xiàn)有催化濕式氧化技術(shù)存在的主要問題:反應(yīng)條件較為苛刻，一般溫度在150°C _300°C，壓力0.5-20MPa，處理成本和安全性相對較高；催化劑的活性組分流失，由于催化劑是在一定溫度、壓力和水熱條件下長期使用，因此催化劑必須有足夠高的強度，要能耐酸、堿的腐蝕，貴金屬氧化物催化劑有較好的性能，但費用很高。阻止活性組分流失是該技術(shù)最重要的關(guān)鍵技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的旨在針對丙烯酸酯類乳液廢水難降解的特點，提供一種成本低廉且處理能力較高的新型納米催化濕式氧化催化劑，該方法的主要特點是低溫、常壓下，利用催化劑處理丙烯酸酯類乳液廢水，活性組分基本不流失，催化效率高，處理條件溫和，處理成本低。
[0005]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的:
[0006]一種納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0007](I)將含有二價金屬陽離子銅、鎂、鋅中至少一種和多價金屬離子鋁、鐵、鈰、鑭中至少一種的混合溶液與氫氧化鈉和碳酸鈉溶液采用并流方法共沉淀得到納米級類水滑石材料，并流的反應(yīng)溫度控制為60°C _80°C，沉淀pH值控制為8-10，沉淀時間控制為1.5-2.5h，老化控制時間為40-60min，產(chǎn)物經(jīng)過過濾、洗滌、干燥，制得晶粒為納米級的白色粉體，其中，二價金屬離子與多價金屬離子的摩爾比為3-5，摩爾比Na0H/Na0H+Na2C03為0.7-0.9 ；
[0008](2)將上述得到的白色粉體混入粘合劑和擴孔劑，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-5%的硝酸打漿制成圓柱形或三葉草形或球形的載體。
[0009]所述納米級類水滑石的顆粒尺寸為20_50nm。
[0010]所述粘合劑為高嶺土、硅溶膠、擬薄水鋁石、鋁膠中的兩種或兩種以上，且每種粘合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2-10%。
[0011]所述擴孔劑為田菁粉或甲基纖維素。
[0012]所述擴孔劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_5%。
[0013]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明得到的催化劑測定強度為30-100N/cm，比表面為100-300m2/g，孔容為0.6-1.6cc/g，在溫度100-200°C、常壓下對高濃度丙烯酸廢水的COD去除率在60%以上，最高可高達90%，催化效率高，處理條件溫和，處理成本低。
【具體實施方式】
[0014]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步解釋說明。
[0015]一種納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0016](I)將含有二價金屬陽離子銅、鎂、鋅中至少一種和多價金屬離子鋁、鐵、鈰、鑭中至少一種的混合溶液與氫氧化鈉和碳酸鈉溶液采用并流方法共沉淀得到納米級類水滑石材料，并流的反應(yīng)溫度控制為60°C _80°C，沉淀pH值控制為8-10，沉淀時間控制為1.5-2.5h，老化控制時間為40-60min，產(chǎn)物經(jīng)過過濾、洗滌、干燥，制得晶粒為納米級的白色粉體，其中，二價金屬離子與多價金屬離子的摩爾比為3-5，摩爾比Na0H/Na0H+Na2C03為0.7-0.9 ；
[0017](2)將上述得到的白色粉體混入粘合劑和擴孔劑，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-5%的硝酸打漿制成圓柱形或三葉草形或球形的載體。
[0018]所述納米級類水滑石的顆粒尺寸為20_50nm。
[0019]所述粘合劑為高嶺土、硅溶膠、擬薄水鋁石、鋁膠中的兩種或兩種以上，且每種粘合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2-10%。
[0020]所述擴孔劑為田菁粉或甲基纖維素。
[0021]所述擴孔劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_5%。
[0022]實施例1:工業(yè)硝酸鎂1950克，工業(yè)硝酸鋁480克，用去離子水溶解為比重1.126 ；氫氧化鈉530克,碳酸鈉375克,用去離子水溶解為比重1.151。在攪拌條件下,兩種溶液以流量4L/min的流速并流中和，沉淀溶液的溫度為60°C，調(diào)節(jié)pH = 8.4，沉淀結(jié)束老化60min，產(chǎn)物經(jīng)過過濾、洗滌、干燥，制得晶粒為50nm的白色粉體。取10g該白色粉體，混入5g高嶺土，1g擬薄水鋁石和Ig田菁粉，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的硝酸溶液制成直徑為2mm的球形載體。成型載體在400°C范圍內(nèi)煅燒2小時，測定強度為50N/cm，比表面為140m2/g，孔容為0.65cc/g。在溫度100°C，常壓下，對COD為20000ppm的高濃度丙烯酸廢水的COD去除率為65%。
[0023]實施例2:用工業(yè)硝酸銅替代硝酸鎂，其它過程同上。取10g粉體，混入1g高嶺土，3g硅溶膠和2g田菁粉，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的硝酸溶液制成直徑為Imm的球形載體。成型載體在500°C范圍內(nèi)煅燒2小時，測定強度為40N/cm，比表面為223m2/g，孔容為1.3cc/go在溫度200°C，常壓下，對COD為20000ppm的高濃度丙烯酸廢水的COD去除率為85%。
[0024]實施例3:用工業(yè)硝酸鋅替代硝酸鎂，其它過程同上。取10g粉體，混入1g高嶺土，2g鋁膠和2g甲基纖維素，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的硝酸溶液制成直徑為2mm的球形載體。成型載體在500°C范圍內(nèi)煅燒4小時，測定強度為60N/cm，比表面為130m2/g，孔容為1.6cc/go在溫度150°C，常壓下，對COD為20000ppm的高濃度丙烯酸廢水的COD去除率為75%。
[0025]實施例4:用工業(yè)硝酸鈰替代硝酸鋁，其它過程同上。取10g粉體，混入15g擬薄水鋁石，4g硅溶膠和Ig甲基纖維素，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的硝酸溶液制成直徑為2_的條型載體。成型載體在500°C范圍內(nèi)煅燒4小時，測定強度為30N/cm，比表面為110m2/g，孔容為1.5cc/g。在溫度200°C，常壓下，對COD為1000ppm的高濃度丙烯酸廢水的COD去除率為90%。
[0026]實施例5:用工業(yè)硝酸鋅替代硝酸鎂，其它過程同上。取10g粉體，混入1g高嶺土，Sg鋁溶膠，9g擬薄水鋁石，2g甲基纖維素，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)3 %的硝酸溶液制成直徑為2mm的球形載體。成型載體在500°C范圍內(nèi)煅燒4小時，測定強度為98N/cm，比表面為300m2/g，孔容為1.5cc/g。在溫度150°C，常壓下，對COD為20000ppm的高濃度丙烯酸廢水的COD去除率為82%。
[0027]以上對本發(fā)明的實施例進行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進等，均應(yīng)歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)將含有二價金屬陽離子銅、鎂、鋅中至少一種和多價金屬離子鋁、鐵、鈰、鑭中至少一種的混合溶液與氫氧化鈉和碳酸鈉溶液采用并流方法共沉淀得到納米級類水滑石材料，并流的反應(yīng)溫度控制為60°c -80°c，沉淀pH值控制為8-10，沉淀時間控制為1.5-2.5h，老化控制時間為40-60min，產(chǎn)物經(jīng)過過濾、洗滌、干燥，制得晶粒為納米級的白色粉體，其中，二價金屬離子與多價金屬離子的摩爾比為3-5，摩爾比Na0H/Na0H+Na2C03為0.7-0.9 ； (2)將上述得到的白色粉體混入粘合劑和擴孔劑，并用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-5%的硝酸打漿制成圓柱形或三葉草形或球形的載體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，其特征在于所述納米級類水滑石的顆粒尺寸為20-50nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，其特征在于所述粘合劑為高嶺土、硅溶膠、擬薄水鋁石、鋁膠中的兩種或兩種以上，且每種粘合劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為2-10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，其特征在于所述擴孔劑為田菁粉或甲基纖維素。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，其特征在于所述擴孔劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1_5%。
【專利摘要】本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種納米催化濕式氧化催化劑的制備方法，該催化材料是采用共沉淀方法，將含有二價金屬陽離子銅、鎂、鋅中至少一種和多價金屬離子鋁、鐵、鈷中至少一種的混合溶液與氫氧化鈉和碳酸鈉溶液采用并流方法共沉淀形成納米類水滑石材料，然后通過打漿混入混入粘合劑和擴孔劑制成圓柱形或三葉草形或球形，再在300-500℃范圍內(nèi)煅燒2-5小時成型，強度為30-100N/cm，比表面為100-300m2/g，孔容為0.6-1.6cc/g，在溫度100-200℃，常壓下對高濃度丙烯酸廢水的COD去除率在60％以上。
【IPC分類】B01J23-04, C02F1-72, B01J23-06, B01J23-78, B01J23-10
【公開號】CN104549206
【申請?zhí)枴緾N201310511759
【發(fā)明人】劉楹
【申請人】天津翊鑌科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月28日