【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，具体涉及一种利用生物质废料制备的污水处理催化剂及其应用，特别适用于催化pds或pms高级氧化处理有机物或无机物含量较高的污水。
技术介绍
1、近年来，随着环境污染程度的加剧和水源污染问题的日益凸显，研发一种高效、经济、环境友好的水污染处理技术变得尤为重要。针对这一问题，科研人员广泛对各种新型的水污染处理技术和材料进行了研究。
2、在众多的污水处理方法中，催化活化过硫酸盐(过一硫酸盐(pms)或过二硫酸盐(pds))高级氧化处理技术，以其高效、清洁、无二次污染等优点越来越受到广大技术人员的青睐，此种方法能够催化过硫酸盐，相比芬顿法不会产生铁泥，无需使用双氧水，是现行较为理想的污水处理方法。
3、目前可催化活化过硫酸盐的方法主要有热活化法、光活化法、活性炭活化法以及过渡金属活化法等，均在各个污水处理领域有重要的应用。但是仍存在催化剂原料昂贵、催化剂稳定性差以及处理效率低等问题。
4、基于此，本专利技术提供了一种新的催化剂制备方法，该方法利用糠醛或木糖的生产废渣作为制备原料，该废渣已经过反应将其中大部分的半纤维素抽离，具有丰富的微孔结构，经过清洗、炭化、活化等步骤得到稳定、孔径合适的氮掺杂活性炭，可用于催化过硫酸盐高级氧化处理苯酚废水及有机染料污水，也可作为载体，通过物理混合、共沉淀、浸渍等催化剂制备工艺引入金属元素，使其具有新的催化性能，适用于多种污水处理场景。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种适用于多种污水处理
2、进一步的，本专利技术还提供了利用生物质废料制备的污水处理催化剂在催化降解水体污染物中的应用。
3、基于上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
4、一种污水处理催化剂的制备方法，包括如下步骤：
5、1)用水或碱性水溶液清洗碳源原料，并调节ph至中性；
6、2)用水或碱性水溶液对步骤1)得到的碳源原料进行再次清洗后，将碳源原料与氮源原料混合，并升温至一定温度进行炭化，然后在一定温度条件下水蒸气活化，再进行粉碎、混料后压制成球形产品，即得用于污水处理的氮掺杂活性炭催化剂。
7、进一步的，所述碱性水溶液为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液。
8、进一步的，步骤1)所述的碳源原料为糠醛渣或木糖渣。
9、进一步的，步骤1)所述糠醛渣或木糖渣，是以玉米芯、玉米秆、麦秆、甘蔗渣、油茶壳、棉籽壳、稻壳、稻草或向日葵壳等生物质为原料制备得到的。
10、进一步的，步骤1)所述的碱性水溶液可为氨水、氢氧化钠、碳酸钠、醋酸钠、氢氧化钾和碳酸钾中的一种或多种，浓度(质量分数)为0.01％～50％。
11、进一步的，步骤2)所述的氮源原料为氨水、氨气、尿素、氨基氰和双氰胺的一种或多种；以实际氮元素的含量计，氮源的加入量为碳源原料与氮源原料混合后总重量的0.1～50％，优选1～30％，更优选10～15％。
12、进一步的，步骤2)所述炭化具体操作为，以1～3℃/min的速度升温至150～190℃，然后以0.5～1℃/min的速度继续升温至550～650℃，保温1～3h后自然降温至室温(25±5℃)。
13、进一步的，步骤2)所述水蒸气活化具体操作为，将炭化的产物置于活化炉中，通入水蒸气在800～900℃进行活化10～25h，然后自然降温至室温(25±5℃)。
14、进一步的，步骤2)中压制时的压力为20～35mpa。
15、进一步的，基于一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种负载非金属元素或金属元素的污水处理复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
16、将上述制备的氮掺杂活性炭催化剂作为载体，与非金属元素或金属元素的氧化物经物理共混、压制成型，制备得到用于污水处理的负载非金属元素或金属氧化物的复合催化剂。
17、具体的，所述金属元素为过渡金属元素钪(sc)、钛(ti)、钒(v)、铬(cr)、锰(mn)、铁(fe)、钴(co)、镍(ni)、铜(cu)、锌(zn)中的一种或多种，或者金属元素为铝(ag)；非金属元素为硅(si)。
18、具体的，物理共混、压制成型的具体工艺参数为将金属元素氧化物和载体按照一定质量比在常温(25±5℃)下混合30～60min，然后用成型设备，在20～30mpa压力下压制成球形物料。
19、其中，金属元素氧化物和载体的质量比为1:(8～10)。
20、具体的，金属元素氧化物包括，二氧化钛、三氧化二铁、三氧化二钴、氧化锌、二氧化锰、氧化铜、氧化镍、五氧化二钒等过渡金属元素的氧化物。
21、具体的，制备得到的负载非金属元素或金属氧化物的复合催化剂中，金属元素质量占比为0.01～70％，优选为10％，非贵金属元素质量占比为1～30％，优选为10％。
22、进一步的，基于一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种负载贵金属元素的污水处理复合催化剂的制备方法，包括如下步骤：
23、a.将贵金属可溶性盐配制成一定浓度的溶液，即为贵金属盐溶液；将所述氮掺杂活性炭催化剂或者所述负载非金属元素或金属氧化物作为载体，并配制载体水溶液；
24、b.通过浸渍或沉淀等方法，将贵金属盐溶液和载体水溶液混合，实现将贵金属元素负载到所述氮掺杂活性炭催化剂或者所述负载非金属元素或金属氧化物的复合催化剂，制备得到用于污水处理的负载贵金属的复合催化剂。
25、具体的，步骤a所述贵金属元素为铂(pt)、钯(pd)、钌(ru)、铑(rh)、铱(ir)的一种或多种。
26、具体的，步骤a所述贵金属可溶性盐为贵金属的盐酸盐、醋酸盐或者硝酸盐，优选为盐酸盐。
27、优选的，所述贵金属可溶性盐包括，氯铂酸六水合物、氯化钯、三氯化钌、六氯铑酸盐、氯化铱。
28、具体的，步骤a中，将贵金属可溶性盐配制成10～15％浓度(质量分数)的水溶液；将载体与水按照质量比1:(8～10)配成载体水溶液。
29、具体的，步骤b中，采用浸渍的方法制备复合催化剂，具体步骤为，用5～10％(质量分数)的盐酸调节载体水溶液ph值至1～2，于25±5℃边搅拌边将贵金属盐溶液逐步滴加到载体水溶液中(整个滴加过程为1～2h)，然后用氢氧化钠调节ph至11～12，继续搅拌反应30～60min，过滤，利用浸渍法制成复合催化剂，将制备的复合催化剂固体用水洗涤至ph 7-8，即得负载贵金属的复合催化剂。
30、具体的，制备得到的负载贵金属的复合催化剂中，贵金属元素质量占比为0.1～5％，优选为0.5％。
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1.一种用于污水处理的负载非金属元素或金属元素氧化物的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述的碳源原料为糠醛渣或木糖渣；步骤1）所述的碱性水溶液为氨水、氢氧化钠、碳酸钠、醋酸钠、氢氧化钾和碳酸钾中的一种或多种，质量分数为0.01%～50%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的氮源原料为氨水、氨气、尿素、氨基氰和双氰胺的一种或多种；以实际氮元素的含量计，氮源的加入量为碳源原料与氮源原料混合后总重量的0.1～50%；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述金属元素为过渡金属元素钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌中的一种或多种，或者金属元素为铝；非金属元素为硅；
5.通过权利要求1～4任一所述方法制备得到的用于污水处理的氮掺杂活性炭催化剂或者用于污水处理的负载非金属元素或金属元素氧化物的复合催化剂。
6.一种用于污水处理的负载贵金属的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤b中，制备得到的负载贵金属的复合催化剂中，贵金属元素质量占比为0.1～5%。
9.通过权利要求6～8任一所述方法制备得到的用于污水处理的负载贵金属的复合催化剂。
10.权利要求5所述的氮掺杂活性炭催化剂或者负载非金属元素或金属元素氧化物的复合催化剂或者权利要求9所述负载贵金属的复合催化剂作为过硫酸盐活化剂在催化降解水体污染物中的应用，其特征在于，所述过硫酸盐为过一硫酸盐或过二硫酸盐；所述污染物为药物污染物、酚类化合物和染料中的一种或多种；所述酚类化合物为苯酚、双酚A、双酚F和双酚S中的一种或多种；所述染料为偶氮染料AO7、罗丹明和亚甲基蓝中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种用于污水处理的负载非金属元素或金属元素氧化物的复合催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）所述的碳源原料为糠醛渣或木糖渣；步骤1）所述的碱性水溶液为氨水、氢氧化钠、碳酸钠、醋酸钠、氢氧化钾和碳酸钾中的一种或多种，质量分数为0.01%～50%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的氮源原料为氨水、氨气、尿素、氨基氰和双氰胺的一种或多种；以实际氮元素的含量计，氮源的加入量为碳源原料与氮源原料混合后总重量的0.1～50%；
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述金属元素为过渡金属元素钪、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌中的一种或多种，或者金属元素为铝；非金属元素为硅；
5.通过权利要求1～4任一所述方法制备得到的用于污水处理的氮掺杂活性炭催化剂或者用于污水处理的负载非金属元素或金属元素氧化物的复合催...
【专利技术属性】
技术研发人员：王一民，邢培智，张景丽，王道涵，
申请(专利权)人：河南盛润新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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