[發明專利]用于水中臭氧分解的固體催化劑及其制備方法和分解水中臭氧的方法

在審

• 申請號: 201610149834.8
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105771966A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 邢林林;張景志;姜安平;王凱
• 申請（專利權）人: 桑德集團有限公司;北京桑德環境工程有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/02;C02F1/20
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;付久春

技術領域

本發明涉及廢水處理用催化劑領域，特別是涉及一種用于水中臭氧分解的固體催化 劑及其制備方法和分解水中臭氧的方法。

背景技術

近幾十年我過工業大規模發展，城市化進程加快，然而環保發展卻相對落后，這造 成我國水環境形勢非常嚴峻，影響和損害群眾健康，不利于經濟社會持續發展。因此近 年來國家不斷加大水污染防治力度，提高污水排放標準。這樣原有的市政和工業廢水處 理設施難以達到排放標準，因此紛紛在此基礎上進行深度處理。臭氧相關氧化技術以其 高效、操作簡單、成本和運行費用適中而紛紛別采用。為了降低投資和運行成本通常采 用臭氧氧化提高可生化性后再利用生化法進一步處理。超濾-反滲透雙膜技術是一種成熟 的水回用工藝，為了降低膜污染、延長膜壽命，通常需要降低進水的COD，利用臭氧氧 化去除水中污染物后再采用雙膜技術也是一種可行工藝。采用臭氧相關技術進行處理后 出水中通常會殘留臭氧，常溫常壓下臭氧在水中的半衰期大約是20～30min，因此為了消 除臭氧對后續生化處理單元微生物的毒害作用以及對有機膜的氧化作用，通常需要在臭 氧處理單元后設置較大的中間水池，使水中臭氧自然分解后再進入后續處理單元。但這 樣不僅需要較大的中間水池，分解水中臭氧時間較長，且占地大投資費用高。

發明內容

基于上述現有技術所存在的問題，本發明提供一種用于水中臭氧分解的固體催化劑 及其制備方法和分解水中臭氧的方法，能以非均相催化加速臭氧分解，解決水處理中采 用臭氧相關氧化技術處理后出水中殘留臭氧需要消除的問題。

為解決上述技術問題，本發明提供一種用于水中臭氧分解的固體催化劑，該固體催 化劑為脫堿處理后的赤泥負載錳制成的顆粒催化劑。

本發明還提供一種用于水中臭氧分解的固體催化劑的制備方法，用于制備本發明的 催化劑，包括以下步驟：

(1)將赤泥研磨成粒徑小于150μm的顆粒；

(2)將研磨后的所述赤泥加入水中攪拌成赤泥混合液，所述赤泥混合液中赤泥與水 的重量比為1:3～1:10；

(3)向所述赤泥混合液中通入含CO₂的中和用氣體，用中和用氣體中的CO₂與赤泥中 堿反應降低赤泥堿度，反應溫度為20～60℃，反應時間為1～4h，投加的所述中和用氣體 與所述混合液的體積比為10～50:1；

(4)采用過濾或離心方式對所述赤泥混合液進行泥水分離得到脫堿后的赤泥；

(5)用濃度為0.2～1mol/L的硝酸錳溶液浸漬所述脫堿后的赤泥，所述硝酸錳溶液 與所述脫堿后的赤泥的體積比為1～1.5:1，攪拌使兩者均勻混合；

(6)靜置12h后，在40～80℃下烘干硝酸錳浸漬的赤泥，使硝酸錳附著在赤泥上；

(7)在氮氣氣氛下焙燒浸漬了硝酸錳的赤泥，焙燒溫度為300～500℃，焙燒時間為 3～5h，焙燒后得到負載錳的赤泥；

(8)對所述負載錳的赤泥進行造粒，制成2～5mm直徑的赤泥顆粒即為用于水中臭 氧分解的固體催化劑催化劑。

本發明進一步提供一種利用固體催化劑分解水中臭氧的方法，采用本發明所述的固 體催化劑，包括以下步驟：

(1)臭氧分解反應器采用高徑比為3～8：1的柱狀反應器，所述臭氧分解反應器底部 設有布水管，所述布水管設有進水口，所述布水管的支管上對稱斜向下45°設有小于催化 劑粒徑的通孔；所述臭氧分解反應器頂部設有出水堰，所述出水堰采用鋸齒堰，所述出 水堰連接出水口，所述出水口處設有攔截固體催化劑沖出的絲網；所述固體催化劑填充 于所述臭氧分解反應器內中部；

(2)使所處理的含臭氧水自下而上流經所述臭氧分解反應器，水力停留時間為5～30 min，即完成利用固體催化劑分解水中臭氧的處理。

本發明的有益效果是：經脫堿處理的赤泥負載錳制備的顆粒催化劑，具有較高的比 表面積和熱穩定性，用于水中臭氧的分解時效果顯著，并且實現了赤泥的資源化利用， 避免了赤泥的浪費和對環境的污染。采用本發明這種顆粒催化劑分解水中臭氧的方法簡 便、投資和占地小，不需要較大的中間水池，處理時間較短，適用于水處理中臭氧處理 后水中殘余臭氧的脫除，利于后續生化和回用單元的運行。

附圖說明