一种处理含烃废水催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供一种处理含烃废水催化剂及其制备方法与应用，所述催化剂包括活性金属组分和载体；其中所述活性金属组分为铁；所述载体是由活性炭、硅铝粘土、4A分子筛和粘结组分构成的复合材料。所述制备方法步骤如下：（1）制备载体前驱体；（2）制备载体；（3）将活性金属组分引入至步骤（2）得到的载体上，然后进行焙烧活化处理；（4）将步骤（3）得到的物料与有机溶剂混合，并加入表面活性剂进行处理，脱除溶剂后得到催化剂。本发明专利技术所述催化剂对石油烃类污染物脱除能力高，大大提高了整个工艺过程的经济性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种处理含烃废水催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于废水处理
，特别是涉及一种催化氧化处理含烃废水催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]石油及其化工产品存储及使用过程中原油、汽柴油、苯系物等泄漏造成了地下蓄水层被石油烃类有机物污染。石油烃类污染物到达地下水层后，会随着地下水层水体的流动发生横向迁移，使污染区域扩散，造成更严重的后果。石油烃类物质在水体中会形成持久性有机污染物，通过食物链富集，对人类和环境造成巨大危害。
[0003]目前，石油烃类污染物的处理方法多为吸附去除，但吸附剂的再生及二次污染问题很难得到解决。生物降解也是降解石油烃的有效方法，但菌种筛选培育过程复杂，且废水原料的复杂性和波动性容易造成菌种失活。以负载型催化剂作为阻隔材料，在氧化剂的协同作用下，将水中的石油烃类有机污染物进行催化氧化降解，能够直接破坏有机物分子形成CO2等无害组分，具有适用范围广、高效环保等优势，在实际应用中具有广泛的应用前景。
[0004]CN201710235026.8公开了一种降解石油烃的方法，所述方法首先在石油烃中提取降解石油烃混合菌群，得到能高效降解石油烃的菌群后再使用所述菌群的培养液处理石油烃，具有适用范围广，降解石油烃效率高的优点。
[0005]CN201410705944.9公开了一种处理高酸重质原油加工废水的催化剂装填方法，该方法包括：沿物流方向，依次在催化反应器中装填辅助催化剂A、臭氧催化氧化催化剂和辅助催化剂B，其中，所述臭氧催化氧化催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性组分和助剂，所述载体包括γ-氧化铝，所述活性组分包括Fe、Mn、Cu和Co，所述助剂元素包括Ce和Mg。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的各种问题，本专利技术目的是提供了一种采用催化氧化法处理含烃废水的催化剂及其制备方法，解决传统物理、化学和生物方法难以处理复杂和波动范围较大水质的问题，所述催化剂对石油烃类污染物脱除能力高，大大提高了整个工艺过程的经济性。
[0007]本专利技术第一方面提供一种处理含烃废水催化剂，所述催化剂包括活性金属组分和载体；其中所述活性金属组分为铁；所述载体是由活性炭、硅铝粘土、4A分子筛和粘结组分构成的复合材料。
[0008]上述处理含烃废水催化剂中，以催化剂总重量为基准，载体含量为80wt%～98wt%，活性金属组分含量为2wt%～20wt%。
[0009]上述处理含烃废水催化剂中，所述活性金属组分的存在形式可以为铁单质、氧化铁、氢氧化铁、羟基氧化铁、纳米零价铁中的一种或多种。
[0010]上述处理含烃废水催化剂中，以载体总重量为基准，复合材料中，活性炭占载体总重量的10%～40%，优选为20%～30%；硅铝粘土占载体总重量的5%～60%，优选为15%～40%；4A
分子筛占载体总重量的20%～45%，优选为30%～40%；粘结组分占载体总重量的2%～10%，优选为3%～7%。
[0011]上述处理含烃废水催化剂中，所述载体具有三级孔道，且所述三级孔道由交联互通孔道彼此连通；其中第一级孔道的孔直径为0.1～1.5nm，第二级孔道的孔直径为1.5～5nm，第三级孔道的孔直径为5～50nm，其中孔直径为0.1～1.5nm的孔的孔容占总孔容的15%以上，优选为20%～30%，孔直径为1.5～5nm的孔的孔容占总孔容的25%以上，优选为35%～40%，孔直径为5～50nm的孔的孔容占总孔容的60%以下，优选为30%～40%。
[0012]上述处理含烃废水催化剂中，所述活性炭为粉末状活性炭，颗粒度150～300目，比表面积500～3000m2/g，平均孔径0.5～4.0nm，且孔径为1.5～3.5nm的孔的孔容占总孔容的90%以上。
[0013]上述处理含烃废水催化剂中，所述硅铝粘土为粉末状粘土，颗粒度300～2000目，组分中SiO2和Al2O3的质量比为1～1.5:1，SiO2和Al2O3组分质量之和占硅铝粘土总质量的80%以上，比表面积5～500m2/g，平均孔径3.0～25.0nm。
[0014]上述处理含烃废水催化剂中，所述粘结组分为制备复合载体过程中使用的无机粘结剂，所述无机粘结剂可以为硅酸盐类无机粘结剂、磷酸盐类无机粘结剂中的一种或多种；所述硅酸盐类无机粘结剂具体可以是硅酸铝、硅酸钙、硅酸钠、硅酸二钙、硅酸三钙中的一种或几种，优选为硅酸铝和/或硅酸钠；所述磷酸盐类无机粘结剂具体可以是磷酸二氢钠、磷酸二氢铝、磷酸铝、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或几种，优选为三聚磷酸钠和/或磷酸二氢铝。
[0015]上述处理含烃废水催化剂中，所述4A分子筛相对结晶度为65～95，主要分布于复合载体的外表面，是由硅铝粘土经碱液水热处理后得到。
[0016]本专利技术第二方面提供一种处理含烃废水催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下内容：（1）制备载体前驱体：将炭源、改性硅铝粘土，碱溶性纤维短切丝、粘结剂和水混合，混合均匀后进一步经混捏、成型、焙烧后得到载体前驱体；（2）制备载体：将步骤（1）得到的载体前驱体与氢氧化钠水溶液混合进行水热处理，然后降温并进行洗涤，再进一步将液固分离得到的固体进行干燥和高温热处理后得到载体；（3）将活性金属组分引入至步骤（2）得到的载体上，然后进行焙烧活化处理；（4）将步骤（3）得到的物料与有机溶剂混合，并加入表面活性剂进行处理，脱除溶剂后得到催化剂。
[0017]上述处理含烃废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中所述碳源为活性炭，可以根据需要选择市售商品活性炭或者根据现有制备方法自行制备，如具体可以选自木质活性炭、果壳活性炭、煤基活性炭。本专利技术中优选使用的活性炭为粉末状活性炭，颗粒度为150～300目，比表面积500～3000m2/g，平均孔径0.5～4.0nm，且孔径为1.5～3.5nm的孔的孔容占总孔容的90%以上。
[0018]上述处理含烃废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中所述碱溶性纤维短切丝为碱溶性聚酯纤维、碱溶性羧甲基纤维素纤维、碱溶性羟乙基纤维素纤维中的一种或多种，所述碱溶性纤维短切丝长度2～5mm，单丝直径10～70nm。
[0019]上述处理含烃废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中所述改性硅铝粘土是通过将
硅铝黏土进行高温焙烧处理后得到的，所述焙烧温度为600～1000℃，优选为800～900℃，焙烧时间为3～8小时。所述硅铝黏土为粉末状，颗粒度300～2000目，其中，SiO2和Al2O3的质量比为1～1.5:1，SiO2和Al2O3组分重量之和为硅铝粘土总重量的80%以上，比表面积5～500m2/g，平均孔径3～25nm，孔径为5～20nm的孔的孔容占总孔容的80%以上。
[0020]上述处理含烃废水催化剂的制备方法中，步骤（1）中所述粘结剂为无机粘结剂，优选为硅酸盐类无机粘结剂、磷酸盐类无机粘结剂中的一种或多种；所述硅酸盐类无机粘结剂具体可以是硅酸铝、硅酸钙、硅酸钠、硅酸二钙、硅酸三钙中的一种或几种，优选为硅酸铝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种处理含烃废水催化剂，所述催化剂包括活性金属组分和载体；其中所述活性金属组分为铁；所述载体是由活性炭、硅铝粘土、4A分子筛和粘结组分构成的复合材料。2.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：以催化剂总重量为基准，载体含量为80wt%～98wt%，活性金属组分含量为2wt%～20wt%。3.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：所述活性金属组分的存在形式为铁单质、氧化铁、氢氧化铁、羟基氧化铁、纳米零价铁中的一种或多种。4.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：以载体总重量为基准，复合材料中活性炭占载体总重量的10%～40%，优选为20%～30%；硅铝粘土占载体总重量的5%～60%，优选为15%～40%；4A分子筛占载体总重量的20%～45%，优选为30%～40%；粘结组分占载体总重量的2%～10%，优选为3%～7%。5.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：所述载体具有三级孔道，且所述三级孔道由交联互通孔道彼此连通；其中第一级孔道的孔直径为0.1～1.5nm，第二级孔道的孔直径为1.5～5nm，第三级孔道的孔直径为5～50nm，其中孔直径为0.1～1.5nm的孔的孔容占总孔容的15%以上，优选为20%～30%，孔直径为1.5～5nm的孔的孔容占总孔容的25%以上，优选为35%～40%，孔直径为5～50nm的孔的孔容占总孔容的60%以下，优选为30%～40%。6.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：所述活性炭为粉末状活性炭，颗粒度150～300目，比表面积500～3000m2/g，平均孔径0.5～4.0nm，且孔径为1.5～3.5nm的孔的孔容占总孔容的90%以上。7.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：所述硅铝粘土为粉末状粘土，颗粒度300～2000目，组分中SiO2和Al2O3的质量比为1～1.5:1，SiO2和Al2O3组分质量之和占硅铝粘土总质量的80%以上，比表面积5～500m2/g，平均孔径3.0～25.0nm。8.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：所述粘结组分为制备复合载体过程中使用的无机粘结剂，所述无机粘结剂为硅酸盐类无机粘结剂、磷酸盐类无机粘结剂中的一种或多种；所述硅酸盐类无机粘结剂是硅酸铝、硅酸钙、硅酸钠、硅酸二钙、硅酸三钙中的一种或几种，优选为硅酸铝和/或硅酸钠；所述磷酸盐类无机粘结剂是磷酸二氢钠、磷酸二氢铝、磷酸铝、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、焦磷酸钠中的一种或几种，优选为三聚磷酸钠和/或磷酸二氢铝。9.按照权利要求1所述的处理含烃废水催化剂，其特征在于：所述4A分子筛相对结晶度为65～95，主要分布于复合载体的外表面。10.一种处理含烃废水催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下内容：（1）制备载体前驱体：将炭源、改性硅铝粘土，碱溶性纤维短切丝、粘结剂和水混合，混合均匀后进一步经混捏、成型、焙烧后得到载体前驱体；（2）制备载体：将步骤（1）得到的载体前驱体与氢氧化钠水溶液混合进行水热处理，然后降温并进行洗涤，再进一步将液固分离得到的固体进行干燥和高温热处理后得到载体；（3）将活性金属组分引入至步骤（2）得到的载体上，然后进行焙烧活化处理；（4）将步骤（3）得到的物料与有机溶剂混合，并加入表面活性剂进行处理，脱除溶剂后得到催化剂。11.按照权利要求10所述处理含烃废水催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所
述碱溶性纤维短切丝为碱溶性聚酯纤维、碱溶性...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建华，赵越，蒋广安，李宝忠，郭宏山，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：