[發(fā)明專利]一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑及其制備和應用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710208468.3
• 申請日: 2017-03-31
• 公開（公告）號: CN106944027B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設計）人: 潘丙才;單超;許友;楊志超;張煒銘;呂路
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: B01J21/06
• 分類號: B01J21/06;B01J23/04;B01J23/10;B01J35/08;B01J35/10;C02F1/78
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 蔣海軍

1.一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑，催化劑為金屬氧化物，其特征在于：所述催化劑呈固體球形顆粒狀，所述催化劑的球形顆粒的直徑為0.7～1.2mm，活性成分為鈰鈦鋯復合氧化物，在透射電子顯微鏡下觀察有平行的晶格條紋，條紋間距為0.332～0.339nm，所述催化劑中含有鈰、鈦、鋯和氧，含有或不含有鈣，鈰元素質(zhì)量分數(shù)為10％～15％，鈦元素質(zhì)量分數(shù)為30％～50％，鋯元素質(zhì)量分數(shù)為5％～15％，氧元素質(zhì)量分數(shù)為30％～50％，鈣元素質(zhì)量分數(shù)小于2％，所含鈰元素的價態(tài)由三價和四價組成，其中三價鈰占鈰元素總比例的45％～55％。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑，其特征在于：球形顆粒上具有孔，孔的平均孔徑為4.0～7.0nm，球形顆粒的比表面積為160～200m²/g，孔容積為0.31～0.34cm³/g。

3.一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：

(1)制備海藻酸鈣凝膠模板球：在室溫下，向攪拌狀態(tài)下的CaCl₂水溶液中逐滴加入海藻酸鈉水溶液，形成一定量凝膠球后停止滴加海藻酸鈉溶液，繼續(xù)攪拌12～24h使模板球內(nèi)部海藻酸鈉溶液完全轉(zhuǎn)化為海藻酸鈣凝膠，水洗得到海藻酸鈣凝膠模板球；

(2)制備鈦鋯復合氧化物球：將步驟(1)中制得的海藻酸鈣凝膠模板球用無水乙醇洗滌除去內(nèi)部水分后，置于鈦鋯醇鹽混合溶液中浸潤12～24h，然后轉(zhuǎn)移至異丙醇水溶液中浸泡12～24h，取出后在室溫下干燥24～72h，再在55～65℃溫度下干燥4～8h，然后在350～600℃溫度下煅燒3～8h，冷卻至室溫后用硝酸溶液清洗，水洗，干燥，得到鈦鋯復合氧化物球；

(3)浸漬：將步驟(2)中制得的鈦鋯復合氧化物球放入Ce(NO₃)₃溶液中浸泡2～8h，然后進行過濾，將過濾后的固體粉末在105℃下干燥12～24h，得到固體狀粉末；

(4)煅燒：將步驟(3)中得到的固體狀粉末置于400～500℃溫度下煅燒2～6h，完成權利要求1-2任一項所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的制備。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，所述鈦鋯醇鹽混合溶液是由異丙醇鈦和質(zhì)量分數(shù)為70％的正丙醇鋯的正丙醇溶液按體積比2:1～6:1配制而成的溶液。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：步驟(2)中，鈦鋯醇鹽混合溶液的質(zhì)量是海藻酸鈣凝膠模板球質(zhì)量的2～8倍，所述異丙醇水溶液為純水和異丙醇按體積比(0.5～2):1配制的溶液。

6.根據(jù)權利要求3所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：步驟(3)中所述Ce(NO₃)₃溶液濃度為0.10～0.25mol/L。

7.一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的應用方法，其特征在于：通過權利要求3-6任一項所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的制備方法，制備權利要求1-2任一項所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑，將其放入固定床或流化床反應器中；將廢水連續(xù)或批量通入上述反應器；將含有臭氧的氣體連續(xù)或間歇通入廢水中，在毫米級介孔臭氧氧化催化劑的作用下，使污染物降解，將廢水連續(xù)或間歇排出反應器，毫米級介孔臭氧氧化催化劑依靠重力作用與廢水分離而留在反應器內(nèi)，完成對廢水的處理。

8.根據(jù)權利要求7所述的一種毫米級介孔臭氧氧化催化劑的應用方法，其特征在于：當催化劑上積累了污染物催化性能下降時，將催化劑取出反應器，經(jīng)水洗和干燥后，置于200～500℃溫度下焙燒2～6h，冷卻后再放入反應器中重新使用。