夏广方（葛洲坝易普力股份有限公司，重庆401121）

一种新型常温常压下含酚废水催化剂制备技术

夏广方（葛洲坝易普力股份有限公司，重庆401121）

本文以Cu和Ce盐为原料，采用混合焙烧法在常温常压下制备了CuO/CeO2复合催化剂，并用于催化氧化处理苯酚模拟废水。考察了催化剂制备条件对催化剂活性的影响。确定了最佳制备条件为：Cu/Ce原子配比为n（Cu）:n（Ce）=1:8，焙烧温度700℃，焙烧时间3h。

苯酚废水；催化氧化；CuO/CeO2

本文通过在常温常压下，制得一种高效、稳定、廉价的新型Cu-Ce湿式氧化催化剂，通过考察焙烧温度、焙烧时间等对苯酚去除率来确定催化剂的最佳制备条件。

一、实验药品及仪器

1.实验药品

苯酚（C6H5OH）；硝酸铈（Ce（NO3）3·6H2O）；柠檬酸（C6H8O7·H2O）；硝酸铜（Cu（NO3）2·3H2O）；30%过氧化氢（H2O2）；以上均为分析纯试剂。

2.实验仪器

电子天平；TDZ4-WS低速台式离心机；HH-S恒温水浴锅；JJ-1定时电动搅拌器；DGG-9076A电热恒温鼓风干燥箱；实验电阻炉（马弗炉）。

3.催化剂的制备

采用混合焙烧法将不同物质的量比的Cu（NO3）2·3H2O和Ce（NO3）3·6H2O混合，并溶于少量的去离子水中配制成一定浓度的溶液，然后放在80℃恒温水浴上中速（约100 r/min）搅拌，再向混合液中加入一定量的沉淀剂，在搅拌和加热作用下缓慢蒸发。当蒸发至粘稠胶状物时将其从水浴上取出，80℃下于烘箱中干燥24h后得到固体，最后再在一定温度下焙烧2h得到所需催化剂样品。

二、制备条件对催化剂活性的影响

催化剂的制备是影响其活性的最主要因素，本文考察了Cu/ Ce原子配比、焙烧温度和焙烧时间对催化剂性能的影响。

1.Cu/Ce原子配比对苯酚去除率的影响

分别配制Cu/Ce比为1/0、1/3、1/5、1/8和1/10的硝酸铈和硝酸铜混合溶液，依2.3步骤制备催化剂，焙烧条件为500℃，2h；将制得的5组Cu-Ce复合氧化物催化剂分别取50mg，然后分别取150mg/L的苯酚溶液50mL、30%H2O21.5mL在50℃下恒温反应60min，考察Cu/Ce原子配比对苯酚去除率的影响。其结果见表2.1.1。

表2.1.1 Cu/Ce原子比对苯酚去除率的影响

从表2.1.1的结果可以看出，引入CeO2后的CuO-CeO2的催化剂比CuO催化剂催化氧化降解苯酚废水的催化活性提高很多，Cu/Ce原子比在1/0-1/8之间时，随着Ce含量的增加，催化剂的催化活性也随之提高，当Cu/Ce原子比为1/8时催化剂催化氧化降解苯酚废水的催化活性最好，苯酚的去除率最高达到72.18%。继续增加Ce的含量时，其催化剂催化活性却有所降低。由此可见引入CeO2明显提高了CuO-CeO2催化剂的催化活性，CeO2起到了显著的助催化剂作用。

2.焙烧温度对苯酚去除率的影响

取150mg/L的苯酚溶液50mL、不同焙烧温度下的Cu/Ce复合氧化物催化剂50mg、30%H2O21.5mL在50℃下恒温反应60min，考察催化剂的焙烧温度对苯酚去除率的影响。

焙烧温度小于700℃时，随着焙烧温度的升高，苯酚的去除率逐渐增大；在焙烧温度为700℃时，苯酚去除率达最大值为88.83%。当焙烧温度超过700℃时，苯酚的去除率显著降低。

通常，反应物的活化是催化氧化的控制步骤，适当地提高焙烧温度，有利于催化反应所需的活性相和不定形相的形成，使催化剂表面所需的活性中心形成，从而提高了催化剂的催化活性。但是，焙烧温度过高，会使催化剂的晶相组成发生一定的转变，可能会导致催化剂中物相的进一步分解，也可能使得CuO/CeO2转变为不利于反应的物相，导致催化剂活性降低，苯酚的去除率降低。

3.焙烧时间对苯酚去除率的影响

取150mg/L的苯酚溶液50mL、700℃下不同焙烧时间下的Cu/ Ce复合氧化物催化剂50mg、30%H2O21.5mL在50℃下恒温反应60min，考察了催化剂的焙烧时间对苯酚去除率的影响。

在焙烧时间为3h时，苯酚去除率达最大值为87.22%。但当焙烧时间大于3h后，苯酚的去除率反而随时间的增加而降低。可以看出，在700℃的焙烧温度下，焙烧3h时催化剂的活性最好，这是因为在给定700℃的焙烧温度下焙烧3h时，催化剂的基体物基本上转化为再结晶的活性氧化物；低于3h时催化活性较低是由于催化剂存在着一定量的无定形晶体，而当焙烧时间大于3h后，催化剂的活性反而随时间的增加而降低，这是由于相当一部分再结晶的活性氧化物发生烧结，转变成无活性氧化物。

三、结语

本文以Cu和Ce盐为原料，在常温常压下制备了CuO/CeO2复合催化剂。采用催化湿式过氧化物氧化法处理含酚废水，以150 mg/L苯酚的去除率作为催化剂性能的评价指标，通过Cu/Ce原子配比、焙烧温度和焙烧时间考察对催化剂性能的影响。确定了CuO/CeO2复合催化剂最佳制备条件为：Cu/Ce原子配比为n（Cu）：n（Ce）=1：8，焙烧温度700℃，焙烧时间3h。

［1］金小元等.二氧化氯催化氧化处理含酚废水的研究，离子交换与吸附，2003，19（1）：61-66.

［2］赵名，余全伟，蔡黎等.焙烧温度对Ce0.65Zr0.35O2储氧材料性能的影响［J］.功能材料，2008，5：793-795.