一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種吸附劑的制備方法，具體地說(shuō)，是一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法，屬于吸附劑技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水的排放種類及排放量逐年增加，尤其是印染廢水，其生產(chǎn)廢水成為當(dāng)前主要的水體污染源之一。每生產(chǎn)I噸染料，就有約2%的產(chǎn)品隨廢水流失，這不僅造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失，也給環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重的污染。目前染料的品種已有數(shù)萬(wàn)種之多，它們不但具有深度的顏色，且結(jié)構(gòu)多復(fù)雜，以高分子絡(luò)合物為多數(shù)，染料中的有機(jī)化合物常具有分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及難降解性，結(jié)構(gòu)很難被打破，而且某些染料還具有致癌性。根據(jù)多個(gè)國(guó)家的試驗(yàn)結(jié)果，證實(shí)了目前有11種染料能致癌，其中以偶氮型染料居多，其余為蒽醌型和三芳基甲烷型等。
[0003]染料廢水的有機(jī)物成分復(fù)雜，且含有大量的鹽分、CODcr含量高、色澤深、pH和溫度變化大、毒性大、難以生物降解處理，直接排入水體將對(duì)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的污染，并且有可能通過(guò)食物鏈直接或間接影響人們的健康，因此，染料廢水的治理已迫在眉睫。
[0004]目前處理這類成分復(fù)雜、難生物降解的染料廢水的方法主要有膜分離法、萃取法、輻射法、氧化法、混凝法、生物法、吸附法等。其中運(yùn)用最廣泛而且經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)便的是吸附法，主要的吸附劑有:活性炭、樹(shù)脂、礦物、廢棄物等。其中，礦物及廢棄物吸附劑吸附效果好且成本低廉，具有工業(yè)化應(yīng)用的前景。但是吸附劑吸附染料飽和后如何處置是一個(gè)難點(diǎn)，處理不當(dāng)易引起二次污染。中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)號(hào)CN 101693191B，公開(kāi)了“一種可催化氧化再生的海泡石吸附劑制備方法”，采用硝酸鈷和硝酸鐵負(fù)載海泡石，得到Co-Fe/海泡石，煅燒溫度為500?600°C，煅燒時(shí)間為3h，Co-Fe/海泡石的再生率為62.21?80.26 %。該方法解決了吸附劑不易再生或再生周期長(zhǎng)以及吸附劑不能催化降解污染物等局限性。海泡石是一種具有層鏈狀結(jié)構(gòu)的含水富鎂硅酸鹽黏土，屬于非金屬礦物，是一種新型的水污染治理材料。我國(guó)海泡石物產(chǎn)豐富，占世界儲(chǔ)量的1/4。日常所說(shuō)的海泡石一般包括天然海泡石、提純海泡石(海泡石精礦)和改性海泡石。天然海泡石品位低、雜質(zhì)含量較高、且表面酸性弱、通道小、熱穩(wěn)定性不好，一般不能單作為催化劑使用。通常通過(guò)改性的方法優(yōu)化天然海泡石的性能，使之適用于各類催化反應(yīng)，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法，克服常規(guī)吸附劑不具備催化能力的局限性和易失活以及重復(fù)利用率低等缺點(diǎn)。該制備方法獲得的吸附-催化劑在常壓和高溫氣流下對(duì)有毒難生物降解的染料具有較高的降解率，降低了污染物氧化過(guò)程的溫度，同時(shí)也減少了催化氧化時(shí)間，而且重復(fù)使用后吸附和催化性能基本保持不變。
[0006]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0007](I)海泡石預(yù)處理:將海泡石原料粉碎，過(guò)篩，置于蒸餾水中浸泡，再?gòu)恼麴s水中取出，置于烘箱中烘干；
[0008](2)將步驟(I)烘干后的海泡石，進(jìn)行煅燒改性，煅燒時(shí)通入氧氣流，得到高溫氧氣流改性海泡石；
[0009](3)將步驟⑵所得高溫氧氣流改性海泡石，置于硝酸鈰和硝酸鎳的混合溶液中浸漬；
[0010](4)將步驟(3)浸漬后的海泡石，用蒸餾水反復(fù)沖洗至洗滌液無(wú)色，再置于烘箱中烘干；
[0011](5)將步驟(4)烘干后的海泡石，煅燒彡lh，煅燒時(shí)通入氧氣流，冷卻至常溫后，即得該產(chǎn)品。
[0012]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0013]進(jìn)一步，步驟(I)所述過(guò)篩的目數(shù)為40?60目，所述浸泡的時(shí)間為24h，所述烘干的溫度為105 °C。
[0014]進(jìn)一步，步驟(2)所述氧氣流煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為I?2h，所述通入氧氣流的氧氣流量為6L/min。
[0015]進(jìn)一步，步驟(3)所述硝酸鈰和硝酸鎳的混合溶液中，硝酸鈰和硝酸鎳的物質(zhì)的量之比為(0.4?1.2): 1，所述浸漬的時(shí)間為8?24h。
[0016]進(jìn)一步，步驟(3)所述硝酸鈰和硝酸鎳的混合溶液中，硝酸鎳的濃度為0.0Smol/L，硝酸鈰和硝酸鎳的物質(zhì)的量之比為0.8:1，所述浸漬的時(shí)間為24h。
[0017]進(jìn)一步，步驟(4)所述烘干的溫度為105°C。
[0018]進(jìn)一步，步驟(5)所述煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為I?2h，所述通入氧氣流的氧氣流量為6L/min。
[0019]進(jìn)一步，步驟(5)所述煅燒的時(shí)間為lh。
[0020]經(jīng)正交試驗(yàn)，影響該吸附-催化劑再生率的因素有:A、硝酸鈰和硝酸鎳物質(zhì)的量之比；B、硝酸鎳的濃度；C、浸漬時(shí)間；D、煅燒時(shí)間，其影響因素排序依次為:硝酸鎳的濃度>硝酸鈰和硝酸鎳物質(zhì)的量之比 > 煅燒時(shí)間 > 浸漬時(shí)間。
[0021]優(yōu)選的工藝條件為:步驟(3)所述硝酸鈰和硝酸鎳的混合溶液中，硝酸鎳的濃度為0.08mol/L，硝酸鈰和硝酸鎳的物質(zhì)的量之比為0.8:1，所述浸漬的時(shí)間為24h，步驟(5)所述煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為lh。在優(yōu)選工藝條件制備出的Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的再生率為112.9%。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:
[0023](I)本發(fā)明經(jīng)過(guò)配方和工藝改進(jìn)，在海泡石改性和再生時(shí)，所需的煅燒時(shí)間減少，既節(jié)省了能源消耗，又節(jié)約了時(shí)間。本發(fā)明Ce-Ni/海泡石的再生率，較之前的產(chǎn)品，有較大幅度的提高，這是因?yàn)殁嫷囊胧沟么呋瘎┲胁糠肘嬕訡e4+(CeO2)的形式存在，而CeO2具有儲(chǔ)氧功能，而且在煅燒的同時(shí)通入氧氣流，氧氣流能增強(qiáng)本發(fā)明中Ce煅燒后生成的&02的儲(chǔ)氧效果。催化劑中Ce與Ni具有協(xié)同催化能力，提高了產(chǎn)品的催化能力。其中，在優(yōu)選工藝條件制備出的Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的再生率為112.9%。
[0024](2)本發(fā)明的吸附-催化劑是吸附劑與催化劑一體化，克服了常規(guī)吸附劑再生效果不佳及吸附劑不能同時(shí)具備催化能力的局限性，而且吸附劑再生后可以重復(fù)使用，降低了成本。
[0025](3)本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本較低、應(yīng)用效果顯著，可應(yīng)用于染料廢水及其它有毒難生物降解廢水的處理，降解率可達(dá)76.2?112.9%。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0029](I)海泡石預(yù)處理:將海泡石原料粉碎，過(guò)篩的目數(shù)40?60目，置于蒸餾水中浸泡24h，再?gòu)恼麴s水中取出，置于105°C烘箱中烘干；
[0030](2)將步驟(I)烘干后的海泡石，置于高溫氣流催化氧化再生裝置的反應(yīng)柱中，進(jìn)行煅燒改性，煅燒時(shí)通入氧氣流，其中，煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為I?2h，通入氧氣流的氧氣流量為6L/min，得到高溫氧氣流改性海泡石；
[0031](3)將步驟(2)所得高溫氧氣流改性海泡石，置于硝酸鈰和硝酸鎳的混合溶液中浸漬，其中，硝酸鎳的濃度為0.08mol/L，硝酸鈰和硝酸鎳的物質(zhì)的量之比為0.8:1，浸漬的時(shí)間為24h ；
[0032](4)將步驟(3)浸漬后的海泡石，用蒸餾水反復(fù)沖洗至洗滌液無(wú)色，再置于105°C烘箱中烘干；
[0033](5)將步驟(4)烘干后的海泡石，置于高溫氣流催化氧化再生反應(yīng)裝置的反應(yīng)柱中，進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)通入氧氣流，其中，煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為lh，通入氧氣流的氧氣流量為6L/min，冷卻至常溫后，即得Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石產(chǎn)品。
[0034]實(shí)施例2:
[0035]一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0036](I)海泡石預(yù)處理:將海泡石原料粉碎，過(guò)篩的目數(shù)40?60目，置于蒸餾水中浸泡24h，再?gòu)恼麴s水中取出，置于105°C烘箱中烘干；
[0037](2)將步驟(I)烘干后的海泡石，置于高溫氣流催化氧化再生裝置的反應(yīng)柱中，進(jìn)行煅燒改性，煅燒時(shí)通入氧氣流，其中，煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為I?2h，通入氧氣流的氧氣流量為6L/min，得到高溫氧氣流改性海泡石；
[0038](3)將步驟⑵所得高溫氧氣流改性海泡石，置于硝酸鈰和硝酸鎳的混合溶液中浸漬，其中，硝酸鎳的濃度為0.14mol/L，硝酸鈰和硝酸鎳的物質(zhì)的量之比為1.2:1，浸漬的時(shí)間為16h ；
[0039](4)將步驟(3)浸漬后的海泡石，用蒸餾水反復(fù)沖洗至洗滌液無(wú)色，再置于105°C烘箱中烘干；
[0040](5)將步驟(4)烘干后的海泡石，置于高溫氣流催化氧化再生反應(yīng)裝置的反應(yīng)柱中，進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)通入氧氣流，其中，煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為lh，通入氧氣流的氧氣流量為6L/min，冷卻至常溫后，即得Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石產(chǎn)品。
[0041]實(shí)施例3:
[0042]一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0043](I)海泡石預(yù)處理:將海泡石原料粉碎，過(guò)篩的目數(shù)40?60目，置于蒸餾水中浸泡24h，再?gòu)恼麴s水中取出，置于105°C烘箱中烘干；
[0044](2)將步驟(I)烘干后的海泡石，置于高溫氣流催化氧化再生裝置的反應(yīng)柱中，進(jìn)行煅燒改性，煅燒時(shí)通入氧氣流，其中，煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為I?2h，通入氧氣流的氧氣流量為6L/min，得到高溫氧氣流改性海泡石；
[0045](3)將步驟(2)所得高溫氧氣流改性海泡石，置于硝酸鈰和硝酸鎳的混合溶液中浸漬，其中，硝酸鎳的濃度為0.14mol/L，硝酸鈰和硝酸鎳的物質(zhì)的量之比為0.8:1，浸漬的時(shí)間為8h ；
[0046](4)將步驟(3)浸漬后的海泡石，用蒸餾水反復(fù)沖洗至洗滌液無(wú)色，再置于105°C烘箱中烘干；
[0047](5)將步驟(4)烘干后的海泡石，置于高溫氣流催化氧化再生反應(yīng)裝置的反應(yīng)柱中，進(jìn)行煅燒，煅燒時(shí)通入氧氣流，其中，煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為1.5h，通入氧氣流的氧氣流量為6L/min，冷卻至常溫后，即得Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石產(chǎn)品。
[0048]實(shí)施例4:
[0049]一種Ce-Ni雙金屬負(fù)載海泡石吸附-催化劑的制備方法，包括如下工藝步驟:
[0050](I)海泡石預(yù)處理:將海泡石原料粉碎，過(guò)篩的目數(shù)40?60目，置于蒸餾水中浸泡24h，再?gòu)恼麴s水中取出，置于105°C烘箱中烘干；
[0051](2)將步驟(I)烘干后的海泡石，置于高溫氣流催化氧化再生裝置的反應(yīng)柱中，進(jìn)行煅燒改性，煅燒時(shí)通入氧氣流，其中，煅燒的溫度為500°C，時(shí)間為I?2h，通入氧氣流的氧氣流量為6L/min，得到高溫氧氣流改性海泡石；
[0052](3)將步驟(2)所得高溫氧氣流改性海泡石，置于硝