催化湿式氧化纳米CeMn 催化剂的研制

书２００７年１０月第１５卷第１０期工业催化ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬＣＡＴＡＬＹＳＩＳＯｃｔ．２００７Ｖｏｌ．１５Ｎｏ．１０环境保护与催化收稿日期：２００７－０４－２０基金项目：陕西省教育厅基金资助项目（０４ＪＫ２３５）作者简介：韩玉英，１９７５年生，女，陕西省乾县人，讲师，从事化学工程研究。通讯联系人：韩玉英。催化湿式氧化纳米Ｃｅ／Ｍｎ催化剂的研制韩玉英，杨广峰（陕西科技大学化学与化工学院，陕西西安７１００２１）摘要：为处理吡虫啉农药废水，通过共沉淀法制备了一系列Ｃｅ／Ｍｎ催化剂。当ｎ（Ｃｅ）∶ｎ（Ｍｎ）＝２∶１和焙烧温度５００℃时，所得催化剂颗粒直径为３．６０ｎｍ，催化剂的比表面积为１２７ｍ２·ｇ－１。在反应温度１９０℃、总压８．０ＭＰａ、氧分压１．６ＭＰａ、ｐＨ为８．４２和加入２．０ｇ·Ｌ－１催化剂的条件下，ＣＯＤ的最高去除率达９３％。关键词：催化湿式氧化；Ｃｅ／Ｍｎ复合氧化物催化剂；共沉淀；吡虫啉农药废水中图分类号：Ｘ７０３．１；ＴＱ４２６．６文献标识码：Ａ文章编号：１００８１１４３（２００７）１０００４８０３ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅＣｅ／ＭｎｃａｔａｌｙｔｉｃｗｅｔｏｘｉｄａｔｉｏｎｃａｔａｌｙｓｔｓＨＡＮＹｕｙｉｎｇ，ＹＡＮＧＧｕａｎｇｆｅｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００２１，Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｅ／Ｍｎｃａｔａｌｙｓｔｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｉｍｉｄａｃｌｏｐｒｉｄｐｅｓｔｉｃｉｄｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒｂｙｃａｔａｌｙｔｉｃｗｅｔｏｘｉｄａｔｉｏｎ（ＣＷＯ）．Ｃａｔａｌｙｓｔｓｗｉｔｈｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ３．６０ｎｍａｎｄｓｕｒｆａｃｅａｒｅａｏｆ１２７ｍ２·ｇ－１ｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｕｎｄｅｒｎ（Ｃｅ）∶ｎ（Ｍｎ）ｏｆ２∶１ａｎｄｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆ５００℃．ＣＯＤｒｅｍｏｖａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆ９３．１５％ｗａｓａｔｔａｉｎｅｄｕｎｄｅｒｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｓｆｏｌｌｏｗｓ：ｒｅａｃｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ１９０℃，ｔｏｔａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ８．０ＭＰａ，ｏｘｙｇｅｎｐａｒｔｉａｌｐｒｅｓｓｕｒｅ１．６ＭＰａ，ｐＨ＝８．４２，ｃａｔａｌｙｓｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ２．０ｇ·Ｌ－１．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｔａｌｙｔｉｃｗｅｔｏｘｉｄａｔｉｏｎ（ＣＷＯ）；ｃｅｒｉｕｍａｎｄｍａｎｇａｎｅｓｅｏｘｉｄｅｓ；ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ；ｉｍｉｄａｃｌｏｐｒｉｄｐｅｓｔｉｃｉｄｅｗａｓｔｅｗａｔｅｒＣＬＣｎｕｍｂｅｒ：Ｘ７０３．１；ＴＱ４２６．６Ｄｏｃｕｍｅｎｔｃｏｄｅ：ＡＡｒｔｉｃｌｅＩＤ：１００８１１４３（２００７）１０００４８０３吡虫啉是一种有机新型硝基亚甲基类内吸杀虫剂。对刺吸口器害虫具有突出的内吸性和高效性［１］。这使吡虫啉能广泛用于各种农作物上，因此，近几年吡虫啉产量逐渐增大，到２００３年，有１００多家企业登记生产吡虫啉，污水产生量为（１４～２８）ｔ·（ｔ－产品）－１，产生的废水不但量大，而且极难氧化降解。因此，研究开发新型、高效、稳定及廉价的催化剂无疑是处理这类废水的关键。催化湿式氧化（ＣＷＯ）能实现有机污染物的高效降解［２］，同时可以降低反应温度和压力，这使催化湿式氧化的工业应用成为可能，为高浓度难生物降解的有机废水（如吡虫啉农药废水）的处理提供了一种高效的新型技术［３－５］。稀土元素在化学性质上呈碱性，表现出特殊的氧化还原性，且其离子半径大，可形成特殊结构的复合氧化物，在ＣＷＡＯ催化剂中ＣｅＯ２是应用广泛的稀土氧化物，其作用表现在以下两个方面［６］：（１）提高贵金属的表面分散度，其出色的“储氧”能力可起到稳定晶体结构和阻止体积收缩作用。（２）另有研究报道［７］，Ｃｅ基化合物催化剂具有许多催化剂无法比拟的在酸性介质中的稳定性的特２００７年第１０期韩玉英等：催化湿式氧化纳米Ｃｅ／Ｍｎ催化剂的研制４９点。这些性能使铈及其化合物常常作为有机反应的催化剂。本文旨在研制出以稀土为主的高活性催化剂，通过控制催化剂的制备方法使其颗粒达到纳米级，为有效处理高浓度吡虫啉农药废水提供工业依据。１实验部分１．１催化剂制备Ｃｅ／Ｍｎ复合氧化物催化剂采用共沉淀法，以ＮａＯＨ溶液为沉淀剂，将相应的金属硝酸盐混合溶液缓慢加入到ＮａＯＨ溶液中，不断搅拌沉淀悬浮液，然后陈化、过滤、洗涤、干燥和焙烧制得催化剂。１．２催化剂性能评价选用大连自控设备厂生产的ＧＣＦ系列永磁旋转搅拌反应