高浓度焦化废水湿式氧化铜系催化剂的研制_韩利华

高浓度焦化废水湿式氧化铜系催化剂的研制韩利华李国江芮玉兰梁英华(河北理工学院化学工程系,唐山063009)摘要通过共沉淀法制备了铜系催化剂,用于催化湿式氧化处理高浓度焦化废水。结果表明,铜氧化物催化剂的催化活性明显优于其他过渡金属氧化物;优化催化剂的设计和制备方法,可有效地改善Cu2+的溶出问题,使该类催化剂具有广阔的应用前景。关键词催化湿式氧化焦化废水废水处理铜系催化剂Preparationofcoppercatalystsforwetairoxidationofhighconcentrationcoking-plantwastewaterHanLihuaLiGuojiangRuiYulanLiangYinghua(DepartmentofChemicalEngineering,HebeiInstituteofTechnology,Tangshan063009)AbstractCoppercatalystswerepreparedwiththecodepositionmethod,andappliedtothetreatmentofhighconcentrationcokingplantwastewaterbycatalyticwetoxidation(CWO).Theresultsshowthattheac-tivityofcopperoxidecatalystswasbetterthanthatofothertransitionmetaloxides.Somemeasuresofcon-trollingtheleachingofCu2+,suchaschangingthereactionconditionandoptimizingthedesignandmakeofcatalystswerediscussedinthepaper.Thecatalystswouldhavewideapplicationprospectiftheleachingcouldbecontrolled.Keywordscatalyticwetoxidation;coking-plantwastewater;wastewatertreatment;coppercatalyst基金项目:河北省科委博士基金资助项目(00547001D-11)收稿日期:2002-8-12;修订日期:2002-11-13作者简介:韩利华(1972～),男,硕士,讲师,主要从事环境化工和精细化学品合成等方面的教学和研究工作。催化湿式氧化(CWO)是20世纪80年代开发的一项处理高浓度有机废水的技术,在高温、高压和催化剂的作用下,用空气和氧气直接将污水中难降解的有机物和含氨、氰等有毒物质氧化分解成CO2、H2O和N2等无毒害物质的一种处理方法。该法具有处理效率高、占地少、无二次污染、不产生活性污泥等优点。此技术在日本、美国、欧洲各国已成为环境保护技术中的热门研究课题,有的已获得工业化规模应用[1—3],近几年,我国在此方面的研究也方兴未艾[4,5]。研究开发新型高效催化剂对推广催化湿式氧化技术在高浓度难生物降解废水处理上的应用,具有广泛的应用价值。使用催化剂,使氧化反应条件较湿式氧化法更为温和、高效(温度T<240℃,压力P<8.0MPa),大大提高了COD和NH3-N的去除率。研制出高氧化活性、稳定性强的催化剂,无疑是推广此技术的关键问题。至今有多种过渡金属氧化物被认为对湿式氧化有催化活性,贵金属系列催化剂活性高,寿命长,但价格昂贵,使其应用受到极大的限制。稀土系列催化剂具有较强的稳定性和适应性,但活性有待于进一步提高。铜系列催化剂活性高,价廉易得,使其在湿式氧化中得到普遍应用,但该类催化剂存在Cu2+的溶出问题,大量消耗催化剂是制约其规模化应用的关键,本文旨在研制出高活性的铜系催化剂,为有效地控制和解决Cu2+的溶出进行试验研究。1实验方法1.1催化剂制备单组分催化剂和金属复合氧化物Cu-Mn、Cu-Cd、Cu-Ce催化剂是采用共沉淀法,以氨水为沉淀剂,将所需金属活性组分的盐类沉淀于载体上,经过陈化、抽滤、洗涤、干燥和焙烧制得催化剂,各金属量第4卷第3期环境污染治理技术与设备Vol.4,No.32003年3月TechniquesandEquipmentforEnvironmentalPollutionControlMar.2003比为1∶1。1.2实验流程和步骤本研究采用2L的FYX2a型永磁旋转搅拌高压釜,配有电热恒温装置,具有液相与气相两个取样点,釜内有冷却盘管。取1L高浓度焦化废水置于容器内,加入定量催化剂,通入一定量N2保护并升温,达到设定的温度后,开动搅拌器,通入反应所需的氧气达到给定值,此时作为反应的起始时间。以后每隔一定反应时间通过液体取样管取水样。1.3试