一种氧化镧催化剂及其处理高浓度甲醛废水的方法与流程

1.本发明涉及一种氧化镧催化剂及其处理高浓度甲醛废水的方法，特别是一种通过催化氧化反应去除废水中甲醛的方法，属于废水处理技术领域。


背景技术：

2.甲醛在生产生活中用途十分广泛，如家居装饰材料中必不可少的交联剂、纤维制品中的染色助色剂、化妆品等。但是甲醛是一种常见的挥发性有毒化合物，空气中的甲醛浓度到达一定数值后，就会对人体产生危害，主要表现为急中毒性、致敏中毒性和致癌性等。在没有合适的替代品前，除去因甲醛的使用而产生的环境污染，特别是处理甲醛废水污染成为迫在眉睫的问题。
3.通过催化氧化法去除废水中的甲醛具有显著的优点。但是目前催化氧化法去除废水中甲醛的方法主要依赖于价格比较昂贵的贵金属催化剂，如pt、rh、pd、au等。因此当前处理废水中甲醛的关键是在环境友好氧化剂的条件下研究出价格低廉、催化活性高、稳定的催化剂。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一在于提供一种氧化镧催化剂；目的之二在于提供利用该催化剂处理高浓度甲醛废水的方法。
5.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.1.一种氧化镧催化剂，所述催化剂由下列方法制得：
7.方法一：分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为20wt％碳酸氢铵溶液，在搅拌条件下向硝酸镧溶液中滴加碳酸氢铵溶液，滴毕，在25℃的条件下继续搅拌6h，过滤分离得到固体产物，将固体产物于干燥箱中80℃烘4h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h。
8.所述碳酸氢铵与硝酸镧的物质的量之比为3-8∶1。
9.方法二：分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为30wt％柠檬酸溶液，在搅拌条件下向硝酸镧溶液中滴加柠檬酸溶液，滴毕，升温至80℃搅拌反应至溶液变成粘稠胶体，将此胶体于干燥箱中100℃烘6h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h。
10.所述柠檬酸与硝酸镧的物质的量之比为2-5∶1。
11.方法三：分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为40wt％尿素溶液，在搅拌条件下向硝酸镧溶液中滴加尿素溶液，滴毕，升温至100℃搅拌反应6h，过滤分离得到固体产物，将固体产物于干燥箱中80℃烘4h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h。
12.所述尿素与硝酸镧的物质的量之比为3-8∶1。
13.2.利用所述的催化剂处理高浓度甲醛废水的方法，所述方法如下：
14.向高浓度甲醛废水中依次加入过硫酸氢钾和所述的催化剂，于25-45℃下搅拌反应5-60min，即可。
15.所述高浓度甲醛废水的浓度为1-5g/l，加入过硫酸氢钾至所述废水中过硫酸氢钾
的终浓度为1-10wt％，加入催化剂至所述废水中催化剂终浓度为0.3-1.5wt％。
16.本发明与现有技术相比，其显著优点为：催化剂的制备方法简单，制备出的催化剂氧化镧能够有效催化处理高浓度甲醛废水，特别是氧化镧催化剂采用制备方法三得到的氧化镧催化剂催化效果最高。氧化镧催化剂能活化甲醛，降低甲醛氧化反应活化能，利于甲醛氧化降解反应。氧化镧催化剂能活化过硫酸氢钾并产生过氧根离子，增强过硫酸氢钾氧化甲醛的能力。氧化镧催化剂使用后能够从反应体系中回收，回收后的氧化镧催化剂催化活性不降。本发明中的方法能够有效处理高浓度甲醛废水，不会产生二次危害。
具体实施方式
17.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
18.实施例1
19.(1)分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为20wt％碳酸氢铵溶液，在搅拌条件下向5ml硝酸镧溶液中滴加碳酸氢铵溶液，滴加至碳酸氢铵与硝酸镧的物质的量之比为3∶1，滴毕，在25℃的条件下继续搅拌6h，过滤分离得到固体产物，将固体产物于干燥箱中80℃烘4h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h，得到固体粉末氧化镧。
20.(2)向100ml三口烧瓶中加入甲醛浓度为1g/l的废水，然后依次加入过硫酸氢钾和步骤(1)中制备的氧化镧催化剂，至上述废水中过硫酸氢钾终浓度为1wt％，催化剂氧化镧的终浓度为0.3wt％，于25℃下搅拌反应10min，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为61.5％。
21.实施例2
22.(1)分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为30wt％柠檬酸溶液，在搅拌条件下向5ml硝酸镧溶液中滴加柠檬酸溶液，滴加至柠檬酸与硝酸镧的物质的量之比为2∶1，滴毕，升温至80℃搅拌反应至溶液变成粘稠胶体，将此胶体于干燥箱中100℃烘6h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h，得到固体粉末氧化镧。
23.(2)向100ml三口烧瓶中加入甲醛浓度为1g/l的废水，然后依次加入过硫酸氢钾和步骤(1)中制备的氧化镧催化剂，至上述废水中过硫酸氢钾终浓度为1wt％，催化剂氧化镧的终浓度为0.3wt％，于25℃下搅拌反应5min，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为55.8％。
24.实施例3
25.(1)分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为40wt％尿素溶液，在搅拌条件下向5ml硝酸镧溶液中滴加尿素溶液，滴加至尿素与硝酸镧的物质的量之比为3∶1，滴毕，升温至100℃搅拌反应6h，过滤分离得到固体产物，将固体产物于干燥箱中80℃烘4h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h，得到固体粉末氧化镧。
26.(2)向100ml三口烧瓶中加入甲醛浓度为1g/l的废水，然后依次加入过硫酸氢钾和步骤(1)中制备的氧化镧催化剂，至上述废水中过硫酸氢钾终浓度为1wt％，催化剂氧化镧的终浓度为0.3wt％，于25℃下搅拌反应5min，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为
65.5％。
27.实施例4
28.(1)分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为20wt％碳酸氢铵溶液，在搅拌条件下向5ml硝酸镧溶液中滴加碳酸氢铵溶液，滴加至碳酸氢铵与硝酸镧的物质的量之比为8∶1，滴毕，在25℃的条件下继续搅拌6h，过滤分离得到固体产物，将固体产物于干燥箱中80℃烘4h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h，得到固体粉末氧化镧。
29.(2)向100ml三口烧瓶中加入甲醛浓度为5g/l的废水，然后依次加入过硫酸氢钾和步骤(1)中制备的氧化镧催化剂，至上述废水中过硫酸氢钾终浓度为10wt％，催化剂氧化镧的终浓度为1.2wt％，于25℃下搅拌反应10min，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为96.8％。
30.实施例5
31.(1)分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为30wt％柠檬酸溶液，在搅拌条件下向5ml硝酸镧溶液中滴加柠檬酸溶液，滴加至柠檬酸与硝酸镧的物质的量之比为5∶1，滴毕，升温至80℃搅拌反应至溶液变成粘稠胶体，将此胶体于干燥箱中100℃烘6h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h，得到固体粉末氧化镧。
32.(2)向100ml三口烧瓶中加入甲醛浓度为5g/l的废水，然后依次加入过硫酸氢钾和步骤(1)中制备的氧化镧催化剂，至上述废水中过硫酸氢钾终浓度为10wt％，催化剂氧化镧的终浓度为0.3wt％，于45℃下搅拌反应60min，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为98.5％。
33.实施例6
34.(1)分别配制浓度为20wt％硝酸镧溶液和浓度为40wt％尿素溶液，在搅拌条件下向5ml硝酸镧溶液中滴加尿素溶液，滴加至尿素与硝酸镧的物质的量之比为8∶1，滴毕，升温至100℃搅拌反应6h，过滤分离得到固体产物，将固体产物于干燥箱中80℃烘4h后转移至马弗炉中800℃焙烧6h，得到固体粉末氧化镧。
35.(2)向100ml三口烧瓶中加入甲醛浓度为1g/l的废水，然后依次加入过硫酸氢钾和步骤(1)中制备的氧化镧催化剂，至上述废水中过硫酸氢钾终浓度为2wt％，催化剂氧化镧的终浓度为1.5wt％，于25℃下搅拌反应10min，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为98.8％。