一种分解有机物的催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种分解有机物的催化剂及其制备方法和应用，该催化剂包含载体以及在载体上负载的钴、铑和聚二甲基硅氧烷，基于催化剂总重量，铑含量为0.01～0.1wt％；钴含量为0.01～0.1wt％；聚二甲基硅氧烷含量为0.1～1.0wt％；载体含量为98.8～99.88wt％；所述的载体为市售常规钛硅分子筛。该催化剂易与废水分离，可重复使用，活性高，将其用于废水中有机物的脱除，尤其是TDI废水装置中硝基甲酚的脱除，可以实现有机物总有机碳TOC脱除率高达97％。97％。

【技术实现步骤摘要】
一种分解有机物的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂制备
，特别涉及一种分解有机物的催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]目前我国的水污染现象日益严重，而传统的水处理技术存在很多不足，因此人们对污水治理的发展方向关注度较高。近些年提出的光催化纳米技术因其突出的氧化还原能力被广泛的应用于水处理的深度降解。TiO2半导体能够完全氧化多种难降解大分子有机化合物为无机小分子物质，包括多环芳烃、长链杂环化合物、有机酸、染料、造纸废水、农药等。Amat AM等进行了太阳能光催化降解十二烷基硫酸钠(SDS)和十二烷基苯磺酸钠(DBS)两种表面活性剂的试验，结果表明TiO2光催化分解SDS和DBS在3h内可达到80％。朱天菊等采用焙烧法制备了一种炭负载型TiO2催化剂，经此催化剂处理的废水可以直接达到排放标准，其中化学需氧量(COD)去除率高达90％以上。董俊明等对某农药制造公司的废水进行了光催化处理，他们制备的圆柱型TiO2/GeO2复合膜光催化氧化反应器得到成功运用。TiO2对无机物也有光催化作用，可将废水中具有较强的致癌、致畸作用六价铬还原成没有毒性的三价铬。光催化氧化法在污水处理特别是降解处理高浓度有机污染物废水时具有明显的技术优势。
[0003]截止目前，国内外已有众多科研工作者发表了关于脱除废水中有机物的催化剂制备的文献，但基本不涉及可见光光催化条件下，用于处理化工行业所产有机废水的催化剂制备。其中李蒙蒙等人采用两步合成法合成了Zn
0.25
Cd
0.75
S基可见光催化剂，0.1g 70％质量比的Zn
0.25
Cd
0.75
S/Zn2GeO4催化剂可在60min内将10ppm的染料废水降解至无色，去除率达到99.5％。其合成的催化材料虽然具有创新性和有效性，但仅限于试验室试验阶段，其成本较高，需要更加优化制备方法，降低成本；另外降解处理污染物均为模拟染料废水，成分较为单一，而实际废水成分复杂，不能直接应用于工业化废水处置。
[0004]纪鹏阁等人采用金属Sb等金属对CdS催化剂进行改性，用溶剂热-化学浴的方法制备了CdS/Cd2Sb2O
6.8
催化剂，并用于模拟单一组分的染料废水的降解。由于Sb的加入，使催化剂在合成时会有重金属离子脱落的风险，导致催化剂在处理废水的同时，可能会有少量的Sb重金属离子脱落，因此也会带来不小的负面效应。
[0005]佘厚德等人采用在二氧化钛载体上负载钯-锌镉硫的光催化剂，用于将空气中的二氧化碳转化为甲烷气体，但实际转化效率并未给出。
[0006]综上所述，尽管关于可见光催化剂用于处理废水中有机物的研究众多，但寻求一种催化活性高，而且重复使用效果好的催化剂用来催化化工行业废水中有机物的内容仍然是目前研究的重点。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决现有技术中存在的问题，提供一种分解有机物的催化剂及其制备方
法和应用，该催化剂易与废水分离，可重复使用，活性高，将其用于废水中有机物的脱除，尤其是TDI废水装置中硝基甲酚的脱除，可以实现有机物总有机碳(TOC)脱除率高达97％。
[0008]本专利技术为达到其目的，采用的技术方案如下：
[0009]本专利技术提供一种分解有机物的催化剂，该催化剂包含载体以及在载体上负载的钴、铑和聚二甲基硅氧烷(PDMS)，基于催化剂总重量，铑(Rh)含量为0.01～0.1wt％；钴(Co)含量为0.01～0.1wt％；PDMS含量为0.1～1.0wt％；载体含量为98.8～99.88wt％；所述的载体为市售常规钛硅分子筛。
[0010]根据本专利技术的催化剂，在一种优选的实施方案中，基于催化剂总重，铑(Rh)含量为0.03～0.07wt％；钴(Co)含量优选0.05～0.09wt％；PDMS含量优选0.1～0.5wt％；载体含量优选99.34～99.82wt％。
[0011]根据本专利技术的催化剂，在一种优选的实施方案中，载体为市售常规的TS-1型钛硅分子筛。
[0012]本专利技术第二方面提供上文所述的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0013]将钴盐、铑盐和PDMS溶于有机溶剂后混合均匀，形成混合溶液，将上述混合溶液加热至50-80℃，采用碱液调节上述混合溶液的pH至5-9；在上述混合溶液中加入钛硅分子筛载体形成反应体系，并反应1-3h，得到反应物，将上述反应物固液分离，得到的固体干燥获得钛硅分子筛负载Co-Rh-PDMS的催化剂。
[0014]根据本专利技术的制备方法，在一种优选的实施方案中，上述催化剂的活性组分包括氧化物形态存在的钴和铑，所述钴盐优选乙酸钴；所述铑盐优选乙酸铑。
[0015]根据本专利技术的制备方法，在一种优选的实施方案中，所述有机溶剂选自正丁醇、异丙醇、正庚烷、正己烷中的一种或几种，优选正庚烷。
[0016]根据本专利技术的制备方法，在一种优选的实施方案中，将上述混合溶液加热至70℃。
[0017]根据本专利技术的制备方法，在一种优选的实施方案中，所述干燥优选为在40～60℃条件下干燥3～8小时。
[0018]根据本专利技术的制备方法，在一种优选的实施方案中，钴盐、铑盐和PDMS各自的原料浓度范围是500mg/L-1g/L。
[0019]根据本专利技术的制备方法，在一种优选的实施方案中，将钴盐、铑盐和PDMS各自溶于有机溶剂后，再混合均匀，可以使得溶解更彻底，利于三者反应。
[0020]本专利技术第三方面提供上文所述的催化剂的应用，本专利技术制得的催化剂特别适用于废水中有机物的脱除，尤其是在可见光条件下用于TDI废水装置中硝基甲酚的脱除。
[0021]本专利技术制备得到的钛硅分子筛负载Co-Rh-PDMS的催化剂，使用钛硅分子筛可以为催化剂提供一个较大的比表面积，且可以利用钛硅分子筛本身具有较强的光催化性能，确保Co和Rh在较低负载量前提下，即可保证催化剂活性组分的量，此外由于钛硅分子筛的强稳定性和空间架构的对称性，可以保证Co和Rh金属能够牢牢的负载在载体上，不至于产生重金属离子脱落。因此将Co和Rh金属负载在该分子筛上可以相互协同，提升对可见光的吸收效率。
[0022]本专利技术Co-Rh-PDMS/钛硅分子筛催化剂的光催化活性提高主要原因在于：沉积在钛硅分子筛上的Co和Rh纳米颗粒均具有较强的吸电子性能，可以通过在光催化过程中延迟电子-空穴复合效应，从而最大限度地捕获电子；钛硅分子筛具有特殊的空间架构稳定性和
对称性，可以保证Co和Rh呈均匀分布；光催化剂表面吸附对污染物的降解对是光解作用的先决条件，因为降解反应发生在催化剂的表面上而不是在溶液中。而催化剂中的PDMS对废水中的有机物有较强的吸附性能，可以将需降解的有机物吸附在催化剂便面，更有利于催化剂的催化作用；PDMS较强的粘结作用，可有效降低催化剂中活性组分的流失，延长催化剂的使用寿命以及催化剂活性组分逃逸对水体的污染。此外，钛硅分子筛内部的特殊的空间结构和以及C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分解有机物的催化剂，其特征在于，该催化剂包含载体以及在载体上负载的钴、铑和聚二甲基硅氧烷，基于催化剂总重量，铑含量为0.01～0.1wt％；钴含量为0.01～0.1wt％；聚二甲基硅氧烷含量为0.1～1.0wt％；载体含量为98.8～99.88wt％；所述的载体为钛硅分子筛。2.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于，基于催化剂总重，铑含量为0.03～0.07wt％；钴含量为0.05～0.09wt％；聚二甲基硅氧烷含量为0.1～0.5wt％；载体含量为99.34～99.82wt％。3.根据权利要求1所述催化剂，其特征在于：载体为TS-1型钛硅分子筛。4.如权利要求1-3任一项所述催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钴盐、铑盐和聚二甲基硅氧烷溶于有机溶剂后混合均匀，形成混合溶液，将所述混合溶液加热至50-80℃，采用碱液调节所述混合溶液的pH至5-9；在所述混合溶液中加入钛硅分子筛载体形成反应体系，反应1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：高学顺，张金强，姜晓锋，范珍龙，张宏科，
申请(专利权)人：万华化学宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：