[發明專利]負載型臭氧催化劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201410454415.6
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104289250A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 何丹農;董亞梅;萬曉佳;趙昆峰;高振源
• 申請（專利權）人: 上海納米技術及應用國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: B01J29/14
• 分類號: B01J29/14;B01J29/78;C02F1/78;C02F103/36
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 唐莉莎

本發明涉及一種環境凈化領域的臭氧催化劑及其制備方法和應用，具體是一種負載型臭氧催化劑及其連續催化氧化處理抗生素廢水的方法。

背景技術

我國是世界上主要的抗生素制劑生產國之一，抗生素生產包括微生物發酵、過濾、萃取結晶、提煉、精制等過程，因為目前抗生素生產中仍存在著許多技術難點，從而出現原料利用率低、生產過程中廢水殘留抗菌素含量高等諸多問題。生產抗生素的廢水主要來自分離、提取、精制純化工藝的高濃度有機廢水，大量抗生素廢水的排放造成了嚴重環境污染?？股貜U水成分復雜、CODcr?含量高、存在生物毒性物質、色度高、pH波動大、間歇排放等特點，是治理難度大的有毒有機廢水之一。目前抗生素制藥廢水處理方法主要為化學處理方法、物化處理方法、生物處理方法以及多種方法的組合處理等。由于抗生素生產廢水中含有少量的殘留抗生素，如采用生化處理，殘留抗生素對微生物的強烈抑制作用可造成廢水處理過程復雜、成本高和效果不穩定。而目前常采用物化處理方法或作為后續生化處理的預處理方法以降低水中的懸浮物和減少抗生素廢水中的生物抑制性物質，主要方法有凝?、反滲透和膜過濾等，這些物化方法又存在運行成本高及處理效果不甚理想等問題。因此在抗生素廢水的處理過程中，化學處理方法效果較好，其中采用臭氧氧化的方法能提高抗生素廢水的BOD₅?/?CODcr?比值，同時對CODcr?有較好的去除率，但是常規的臭氧氧化中臭氧利用率低，且運行能耗較高，因此采用納米催化劑提高臭氧的利用率，同時粉體催化劑又會有回收困難，給水體帶來二次污染的問題，因此急需解決負載型整體式臭氧催化劑的制備及應用問題。

發明內容

針對現有技術的上述不足，本發明提供一種負載型臭氧催化劑及其制備方法和應用。

一種負載型臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，將0.1~2.0克的過渡金屬硝酸鹽溶解于50毫升0.050.25?mol/L的十六烷基三甲基溴化銨的去離子水溶液中，攪拌中逐滴加入5100毫升氨水，繼續攪拌1～2小時，陳化2～6小時，將2～6克粉末狀分子篩混合于上述溶膠中繼續攪拌使其分散均勻；經過濾、洗滌、干燥后，在250～450℃焙燒2～4小時，即得納米過渡金屬和稀土氧化物改性的分子篩，改性分子篩中納米過渡金屬氧化物的含量為分子篩重量的1～10%；????

將改性后的分子篩粉末與吸附劑、添加劑溶于去離子水中混合攪拌均勻后，將蜂窩活性炭載體浸漬于該溶液中20～60分鐘后取出烘干，在500～600℃氮氣中焙燒2～6小時，即制得該負載型臭氧催化劑。?

所述過渡金屬硝酸鹽為銅、錳、鈷、鉻、鐵硝酸鹽中的一種或其組合。

所述的吸附劑為活性炭、硅藻土、擬薄水鋁石中的一種或其組合。

所述的分散劑為丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸乙酯中的一種或其組合。

所述的分子篩為5A、13X中的一種。

一種負載型臭氧催化劑，其特征在于，根據上述任一所述方法制備得到。

所述的負載型臭氧催化劑中蜂窩活性炭和涂覆層的質量比為20:3～20:9；所述的涂覆層的組分和質量百分比為60～80%的經納米金屬氧化物改性的分子篩粉末，15～35%的吸附劑，5%的添加劑；所述改性分子篩中納米過渡金屬氧化物的含量為分子篩重量的1～10%。

一種負載型臭氧催化劑在連續催化氧化處理抗生素廢水的應用。

將得到的負載型臭氧催化劑填充在反應器內部，打開抗生素廢水水泵，同時通入臭氧充分混合，通過臭氧在催化劑的作用下催化連續降解抗生素廢水中的污染物。

本發明利用納米過渡金屬氧化物改性分子篩的負載型臭氧催化劑及其連續催化氧化處理抗生素廢水的方法，該臭氧催化劑具有提高臭氧利用率、凈化效率高、成本低、制備工藝簡單等特點，并且相對散粉狀或者顆粒狀的吸附劑更適應于臭氧反應器單元操作，而且在提高臭氧的利用率的同時兼具分散臭氧氣泡的作用。

本發明提供的用于抗生素廢水的整體式臭氧催化劑填充在長寬高都是100mm的正方體密封容器中，以20~100?mL/min的流速連續通入抗生素廢水，以20~50?mg/L的流速通入臭氧，保持抗生素廢水在容器中的水力停留時間10～60分鐘，反應穩定后，測定進出口抗生素廢水的CODcr，CODcr去除率可達到60～95%。

具體實施方式

下面對本發明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1：