一種非均相釕催化劑再生的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種非均相釕催化劑再生的方法，尤其涉及一種非均相釕催化高錳酸鉀氧化去除水中微量有機污染物過程中非均相釕催化劑的再生方法，屬于水處理技術領域。
【背景技術】
[0002]近十年，隨著環境檢測技術的進步和人類環保意識的增強，水環境中的新興微污染物正日益受到全世界科研人員的關注。常規水處理工藝很難有效去除水中的新興微污染物，所以尋找和開發更加有效的深度水處理技術或者預處理技術已經成為必然。高錳酸鉀是一種具有選擇性的氧化劑，可以選擇性攻擊富電子基團的有機物，如酚基、氨基、雙鍵等，另一方面高錳酸鉀作為綠色、性質穩定、廉價的氧化劑，在氧化過程中不過形成溴酸鹽，也不會形成氯代消毒副產物。高錳酸鉀的還原產物二氧化錳還可以通過助凝強化高錳酸鉀除污染的性能。但是由于高錳酸鉀自身存在色度，因此可能會對處理后的出水色度產生一定影響；另外，相比于臭氧氧化和自由基氧化，高錳酸鉀氧化能力比較溫和，對有機物的去除也需要較長的時間。所以采用非均相釕催化劑對高錳酸鉀氧化技術進行催化，既充分發揮了高錳酸鉀綠色無毒害的優點，又結合了釕的高效催化效果，使高錳酸鉀的氧化效果大大提高，從而彌補了高錳酸鉀氧化效率低、氧化歷時長等局限性，同時提高了新興微污染物的去除率。
[0003]釕催化劑的主要特點在于催化效能高、專一性強，因此在化學工業的多種領域都有應用。釕催化劑應用于高錳酸鉀氧化技術，具有提高高錳酸鉀氧化新興微污染物的效能、同步降低其相應的急性生物毒性、同時去除水中共存的多種痕量新興微污染物、無毒副產物產生以及降低高錳酸鉀的投加量等特點。
[0004]由此可見，釕催化高錳酸鉀氧化技術是去除水中新興微污染物非常高效和有前景的水處理技術。但是在釕催化劑催化高錳酸鉀氧化的過程中，會出現逐漸失活的現象。如Zhang et al.的研宄中發現，Ru/Ce02、Ru/T1jP Ru/ZSM_5在連續10次使用過程中均出現了不同程度的催化效能的降低。因此為了實現催化劑多次使用，必須對部分或者全部失活的催化劑進行再生處理。
【發明內容】
[0005]本發明為解決現有非均相釕催化劑催化高錳酸鉀氧化過程中的非均相釕催化劑失活的問題，提供了一種非均相釕催化劑再生的方法，本方法再生時間短，再生溶液價廉易得，再生步驟簡單可操作性強且再生效率高。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為:
一種非均相釕催化劑再生的方法，其特征在于:包括以下步驟:
步驟一:將失活的非均相釕催化劑與反應液分離；
步驟二:將步驟一分離出的非均相釕催化劑用蒸餾水沖洗干凈； 步驟三:將步驟二中沖洗干凈的非均相釕催化劑浸沒于再生溶液中，5~10min后再將非均相釕催化劑分離出來，用蒸餾水洗凈，烘干，備用。
[0007]在步驟二之后和步驟三之前，必要時還包括催化劑的酸化步驟，酸化步驟包括用硫酸酸化。
[0008]所述再生溶液的濃度為l~10mM，所述再生溶液包括用鹽酸羥胺、抗壞血酸、草酸、亞硫酸鈉、硫代硫酸鈉中的一種或幾種配制的溶液。
[0009]步驟一和步驟三中的分離的方法包括用溶劑過濾器過濾、沉淀或者離心。
[0010]所述非均相釕催化劑是通過初次浸沒法或沉淀法制備的釕鹽負載于載體上的一系列催化劑。
[0011]所述載體包括二氧化鈰粉末、二氧化鈦粉末、二氧化硅粉末、ZSM-5、MCM-41、活性氧化鋁、氧化鐵或凹凸棒。
[0012]本發明中的失活的非均相釕催化劑為待非均相釕催化劑催化高錳酸鉀氧化去除水中微量有機物的反應終止，非均釕催化劑活性降低到一定程度后，即為失活的非均相釕催化劑。
[0013]非均相催化劑是指呈現在不同相(Phase)的反應中(例如:固態催化劑在液態混合反應)，而均相催化劑則是呈現在同一相的反應(例如:液態催化劑在液態混合反應)。
[0014]本發明的水及為反應液，水中含有微量有機污染物，水是指自河流水、湖泊水、水庫水、地下水、生活或工業排放的含有微量有機污染物的廢水或污水中的一種；微量有機污染物是水中常檢測到的濃度較低的有機污染物，尤其是內分泌干擾物、藥物和個人護理品等新興有機污染物。
[0015]本發明主要是針對飲用水水源中微量有機污染物預氧化處理工藝和污水或廢水的深度處理工藝開發的。本發明的基本原理是在水處理工藝流程中，將使用失活后的釕催化劑分離洗凈后，用再生溶液將附著在失活的催化劑表面的鈍化膜去除，從而達到使非均相釕催化劑恢復催化活性的目的。通過再生非均相釕催化劑實現了催化劑的多次高效能重復使用，因此可以有效避免非均相釕催化劑使用過程中，失活催化劑對環境的影響，大大降低催化劑使用成本。
[0016]本發明同現有技術相比，具有如下優點和有益效果:
(I)可有效恢復非均相釕催化劑催化高錳酸鉀氧化微污染有機物過程中因附著鈍化膜而失活的催化劑的活性，且非均相釕催化劑上負載的催化活性組分釕本身的性質和含量幾乎不發生變化。再生后的催化劑對目標有機物的選擇性保持不變，有利于催化劑的重復高效利用。
[0017](2)所用的再生溶液經濟環保，價廉易得，不會對環境造成二次污染。
[0018](3)對失活的非均相釕催化劑進行再生的成本遠遠低于重新制備催化劑的成本，可以大幅度降低水處理成本。
[0019](4)本發明方法具有工藝簡單，操作管理簡便，可操作性強，所用再生溶液易得、價廉，運行成本低。
[0020](5)本發明方法再生非均相釕催化劑時間短，再生效率高，分離后非均相釕催化劑僅需要蒸餾水洗滌即可，無需酸、堿、有機溶劑或氣提，再生設備僅需要過濾器或離心機或普通的沉淀池，整個再生工藝簡單，可操作性強，且成本低，使再生的非均相釕催化劑可普遍應用于水處理中。
[0021]本發明提供的一種非均相釕催化劑再生的方法，再生時間短，再生溶液價廉易得，再生步驟簡單可操作性強且再生效率高，本發明對反應后失活的非均相釕催化劑有較高的再生效能，再生后的催化劑用于催化高錳酸鉀氧化去除水中的微量有機物仍能達到與新制備的催化劑相當的催化效能，并且反應過程中不會產生消毒副產物；該方法操作簡單，投資較小，運行費用低。
【附圖說明】
[0022]圖1為實施例1中非均相釕催化劑再生后對微量有機污染物的去除率變化圖；
圖2為實施例2中非均相釕催化劑再生后對微量有機污染物的去除率變化圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0024]實施例1:
如圖1所示，取200mL含有失活非均相釕催化劑的高錳酸鉀氧化去除微量有機物的反應液，用溶劑過濾器將反應液與非均相釕催化劑進行分離，然后用蒸餾水