[發明專利]負載型二元復合金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑及其制備

在審

• 申請號: 201510427711.1
• 申請日: 2015-07-20
• 公開（公告）號: CN105013504A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發明（設計）人: 莫立煥;談金強;王聰聰;何帥明;徐峻;李軍
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;C02F1/78;C02F103/28
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明屬于催化劑領域，特別涉及一種以γ-Al₂O₃微球為載體，以氧化錳和氧化鐵為活性組分的負載型二元復合金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑及其制備方法。

背景技術

臭氧具有強氧化性，用于制漿廢水深度處理具有較好的效果，但是臭氧對有機物的氧化降解具有選擇性，對廢水的COD_Cr去除率不高，不能將廢水中的有機物完全礦化。此外，臭氧不穩定，在廢水中溶解度不高，分解速度很快，造成臭氧利用率不高，處理成本較高。

催化臭氧氧化法發揮了臭氧和催化劑的協同作用，可有效增強臭氧對廢水中有機污染物的降解去除效果。均相催化臭氧氧化存在對水體造成二次污染的缺點，而多相催化臭氧氧化法不僅容易實現催化劑與廢水的分離，而且催化劑可多次反復使用，降低處理成本，具有良好的發展前景。此技術的核心是臭氧催化劑的制備，通常情況下都是選擇活性炭或者氧化鋁為載體，負載某種金屬或者金屬氧化物的方式來制備。

γ-Al₂O₃具有較大的比表面積、多孔的結構、優良的力學強度，與活性物質附著力強，不易脫落。采用γ-Al₂O₃負載過渡金屬氧化物催化臭氧處理廢水，可以充分發揮臭氧和催化劑的協同作用，能有效降解、礦化廢水中的有機物，并且可以實現催化劑與廢水的分離。研究發現，在γ-Al₂O₃上負載金屬離子Mn后，在催化臭氧處理制漿廢水中體現出了良好的效果，較好的提高了廢水COD_Cr的去除率，處理后的廢水中有機污染物的種類和含量大大降低，廢水中難生物降解有機物被充分降解。但相關文獻發現，復合金屬能充分發揮協同作用，γ-Al₂O₃負載二元金屬氧化物后，催化活性可以繼續提高。因此，本發明以金屬離子Mn作為主負載成分，以Fe、Cu、Zn等常用負載金屬離子作為助負載成分進行組合，經研究發現，采用共浸漬法制備出錳-鐵復合催化劑應用于臭氧催化氧化具有顯著提高的效果。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點與不足，本發明的首要目的在于提供一種以γ-Al₂O₃微球為載體，以氧化錳和氧化鐵為活性組分的負載型二元復合金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑。

本發明另一目的在于提供一種上述以γ-Al₂O₃微球為載體，以氧化錳和氧化鐵為活性組分的負載型二元復合金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑的制備方法。

本發明再一目的在于提供上述以γ-Al₂O₃微球為載體，以氧化錳和氧化鐵為活性組分的負載型二元復合金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑在臭氧催化氧化降解造紙廢水中的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種以γ-Al₂O₃微球為載體，以氧化錳和氧化鐵為活性組分的負載型二元復合金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑，由包括以下步驟的方法制備得到：

將γ-Al₂O₃微球浸漬于水溶性錳鹽和水溶性鐵鹽的混合溶液中，取出，烘干，高溫焙燒，得到負載型二元復合金屬氧化物臭氧催化氧化催化劑。

所述高溫焙燒的條件優選為500～900℃焙燒2～6h。

所述浸漬的時間優選為3～6h。

所述水溶性錳鹽與水溶性鐵鹽的混合溶液中錳離子與鐵離子的摩爾比優選為(1～5):2。

所述混合溶液中，錳離子的濃度優選為0.8～1mol/L。

所述的水溶性錳鹽優選為硝酸錳、硫酸錳和氯化錳中的至少一種，更優選為硝酸錳。

所述的水溶性鐵鹽優選為硝酸鐵、硫酸鐵和氯化鐵中的至少一種，更優選為硝酸鐵。

所用γ-Al₂O₃微球和混合溶液的量優選為等體積。

所述的γ-Al₂O₃微球優選使用前經過活化處理。

所述的活化處理指將γ-Al₂O₃微球在高溫下焙燒，干燥器中冷卻，得到活化處理后γ-Al₂O₃微球。優選將γ-Al₂O₃微球在400～600℃焙燒150～180min。