一种有机废水的催化湿式氧化处理方法

本申请涉及废水处理，尤其是涉及一种有机废水的催化湿式氧化处理方法。

背景技术：

1、随着工业化和城市化的发展，有机废水中含有越来越多复杂的有机污染物，这类有机污染物对环境和人体健康构成严重威胁，同时，这类有机污染物也导致形成的有机废水具备小流量、高浓度、难降解的特性，较难被传统的生物法和物理化学法处理。

2、催化湿式氧化法是在湿式空气氧化法基础上发展起来的一种氧化工艺，用于处理有机废水。常规的催化湿式氧化法是指以富氧气体或者氧气为氧化剂，并利用催化剂的催化作用，加快有机污染物与氧化剂之间的反应，从而达到净化有机废水的目的。

3、然而，相关技术中，采用催化湿式氧化法处理有机废水时，通常存在催化剂容易受到有机污染物的影响而失效的问题，导致处理效率降低；同时，对于高浓度的有机废水，通常需要对有机废水进行预处理，或者与其余工艺结合使用。

4、例如，需要将有机废水通过贮存罐由高压泵打入热交换器，并与反应后的高温氧化液体换热后才能进入反应器中反应，且反应所需要的氧也需由压缩机打入反应器中，处理工艺较为复杂。

技术实现思路

1、为了解决上述至少一种技术问题，开发一种催化效率高、成本较低、操作简便的催化湿式氧化处理方法处理高浓度的有机废水，本申请提供一种有机废水的催化湿式氧化处理方法。

2、一种有机废水的催化湿式氧化处理方法，包括以下内容：有机废水和h2o2混合后进入反应器进行反应，反应温度为60～250℃，所述反应器内装填有高熵金属氧化物催化剂；其中，所述高熵金属氧化物催化剂包括分子筛载体和负载在所述分子筛载体表面的高熵金属氧化物活性组分，所述高熵金属氧化物活性组分的负载量为1.5～10.3％。

3、可选的，所述高熵金属氧化物活性组分为(fecocemncu)xoy；其中，x的范围为1～3，y的范围为1～4。

4、可选的，所述有机废水和所述h2o2按照氧化系数为1～9的比例混合。

5、可选的，所述高熵金属氧化物催化剂的制备包括如下步骤：

6、步骤1、提供分子筛载体，配置金属前驱体溶液；

7、步骤2、将所述分子筛载体和所述金属前驱体溶液混合，水热处理，所述金属前驱体溶液在所述分子筛载体表面形成负载层，得到混合物a；

8、步骤3、对所述混合物a进行第一次烘干处理，焙烧，所述负载层形成高熵金属氧化物活性组分，得到混合物b；

9、步骤4、对所述混合物b进行洗涤和第二次烘干处理，制得所述高熵金属氧化物催化剂。

10、可选的，所述步骤1中，所述金属前驱体溶液的浓度为0.02～1mol/l；所述步骤2中，所述分子筛载体和所述金属前驱体溶液按照1:1～5的体积比混合。

11、可选的，所述金属前驱体溶液选自铁硝酸盐、钴硝酸盐、铈硝酸盐、锰硝酸盐以及铜硝酸盐的混合溶液，且所述铁硝酸盐、所述钴硝酸盐、所述铈硝酸盐、所述锰硝酸盐以及所述铜硝酸盐之间为等摩尔比。

12、可选的，所述步骤2中，所述水热处理的条件包括：水热温度为150～300℃，水热时间为0.5～3h。

13、可选的，所述步骤3中，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为700～1200℃，焙烧时间为1～4h。

14、可选的，所述步骤1中，还包括对所述分子筛载体进行预处理，所述预处理包括：洗涤所述分子筛载体，洗涤完成后烘干，烘干温度为100～200℃，烘干时间为1～3h。

15、可选的，所述步骤1中，所述分子筛载体选自13x分子筛载体。

16、本申请的有益效果至少包括：

17、(1)本申请提供的催化湿式氧化处理方法在处理有机废水时，仅需要将有机废水和所使用的氧化剂h2o2简单混合后，通入装填有高熵金属氧化物催化剂的反应器内，随后进行加热反应即可，避免了相关技术中需要采用多种容器对有机废水进行预处理的步骤，简化了催化湿式氧化处理方法的工艺流程，使得操作方法较为简单，且能够根据有机废水的特性调节h2o2的使用量和反应温度，加大了催化湿式氧化处理方法的可控性，同时，也能够适用于不同类型的有机废水，具有通用性。

18、(2)本申请将有机废水置于h2o2和高熵金属氧化物催化剂共同作用的催化体系下进行催化湿式氧化处理，使得高熵金属氧化物催化剂能够通过表面的活性位点的物理吸附性将h2o2吸附至表面，随后，h2o2分子与活性位点上的金属原子形成化学键，从而发生电子转移，进而影响了h2o2分子中氧原子的电子密度，导致h2o2分子中的o-o键的共价性减弱，使得h2o2分子中的o-o键活化并易于断裂，可持续性催化h2o2生成·oh自由基，其中，部分·oh自由基在高熵金属氧化物催化剂的作用下进一步反应生成·o2-自由基，·oh自由基攻击有机废水中有机污染物的化学键导致有机污染物断裂并形成小分子物质，·o2-自由基通过电子转移和加成反应改变有机污染物的结构，使得有机污染物在·oh自由基和·o2-自由基的共同作用下被有效分解，实现对有机废水的高效处理。

19、(3)本申请特定选用表面负载有高熵金属氧化物活性组分的分子筛载体作为催化湿式氧化处理方法的催化剂，能够保证高熵金属氧化物活性组分中的不同元素在同一氧化物晶格中随机分布时产生较高的配置熵，增强了高熵金属氧化物催化剂在使用过程中的结构稳定性；同时，分子筛载体也具有较好的稳定性，且具有孔道结构和表面吸附性，能够有效避免高熵金属氧化物催化剂在使用的过程中会造成高熵金属氧化物活性组分的聚集和脱落，故而使得本申请所采用的高熵金属氧化物催化剂的性能较为稳定，能够有效避免高熵金属氧化物催化剂受到有机污染物的影响而失效。

20、(4)本申请提供的有机废水的催化湿式氧化处理方法中，采用的高熵金属氧化物催化剂属于非均相催化剂，使用的氧化剂为h2o2，在催化反应后不会生成其余的污染物，有效避免了对环境的二次污染；同时，在完成有机废水的催化湿式氧化处理后，仅需要通过沉淀、过滤的简单操作，即能够回收处理后的清水，实现了有机废水的资源化利用，也能够回收所使用的高熵金属氧化物催化剂，便于对高熵金属氧化物催化剂的再生利用，减少了对有机废水进行催化湿式氧化处理的投资成本，能够在催化湿式氧化处理处理有机废水中推广适用，具有经济效益。

技术特征：

1.一种有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，包括以下内容：有机废水和h2o2混合后进入反应器进行反应，反应温度为60～250℃，所述反应器内装填有高熵金属氧化物催化剂；其中，所述高熵金属氧化物催化剂包括分子筛载体和负载在所述分子筛载体表面的高熵金属氧化物活性组分，所述高熵金属氧化物活性组分的负载量为1.5～10.3％。

2.根据权利要求1所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述高熵金属氧化物活性组分为(fecocemncu)xoy；其中，x的范围为1～3，y的范围为1～4。

3.根据权利要求1所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述有机废水和所述h2o2按照氧化系数为1～9的比例混合。

4.根据权利要求1～3任意一项所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述高熵金属氧化物催化剂的制备包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述步骤1中，所述金属前驱体溶液的浓度为0.02～1mol/l；所述步骤2中，所述分子筛载体和所述金属前驱体溶液按照1:1～5的体积比混合。

6.根据权利要求4所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述金属前驱体溶液选自铁硝酸盐、钴硝酸盐、铈硝酸盐、锰硝酸盐以及铜硝酸盐的混合溶液，且所述铁硝酸盐、所述钴硝酸盐、所述铈硝酸盐、所述锰硝酸盐以及所述铜硝酸盐之间为等摩尔比。

7.根据权利要求4所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述步骤2中，所述水热处理的条件包括：水热温度为150～300℃，水热时间为0.5～3h。

8.根据权利要求4所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述步骤3中，所述焙烧的条件包括：焙烧温度为700～1200℃，焙烧时间为1～4h。

9.根据权利要求4所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述步骤1中，还包括对所述分子筛载体进行预处理，所述预处理包括：洗涤所述分子筛载体，洗涤完成后烘干，烘干温度为100～200℃，烘干时间为1～3h。

10.根据权利要求4所述的有机废水的催化湿式氧化处理方法，其特征在于，所述步骤1中，所述分子筛载体选自13x分子筛载体。

技术总结本申请涉及废水处理技术领域，尤其是涉及一种有机废水的催化湿式氧化处理方法，包括以下内容：有机废水和H<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;混合后进入反应器进行反应，反应温度为60～250℃，反应器内装填有高熵金属氧化物催化剂；其中，高熵金属氧化物催化剂包括分子筛载体和负载在分子筛载体表面的高熵金属氧化物活性组分，高熵金属氧化物活性组分的负载量为1.5～10.3％。本申请的优点在于，本申请提供的催化湿式氧化处理方法的工艺流程较为简单，能够有效实现对有机废水的高效降解，同时，减少了对有机废水进行催化湿式氧化处理的投资成本，能够在催化湿式氧化处理处理有机废水中推广适用，具有经济效益。技术研发人员：陶强强,王黎,白俞何,雷晨阳,任壮受保护的技术使用者：武汉科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23