[發明專利]一種臭氧氧化催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711447007.8
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108097231B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 吳張雄;吳鐸;高興敏
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;B01J35/08;C02F1/78;C02F101/32;C02F101/34
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 馮瑞;楊慧林

本發明涉及一種臭氧氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：將ρ型氧化鋁、活性組分與水混合，制備粒徑為1?9mm的球形料球；其中，活性組分為氧化鋅；將料球在60?90℃下恒溫處理10?24h，然后在450?550℃下煅燒活化處理2?5h，得到以氧化鋁為載體的臭氧氧化催化劑。本發明還要求保護采用上述制備方法所制備的以氧化鋁為載體的臭氧氧化催化劑。本發明還公開了上述以氧化鋁為載體的臭氧氧化催化劑在臭氧氧化有機物中的應用。本發明的方法簡單，成本低，催化劑在臭氧氧化催化反應中具有良好的催化性能。

技術領域

本發明涉及催化劑制備技術領域及污水處理領域，尤其涉及一種臭氧氧化催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

臭氧具有極強的氧化能力，可以直接氧化降解有機物，但是其氧化選擇性制約了對污水中有機物深度礦化處理的能力。為了提高臭氧利用率和深度處理污水的能力，一般采用往臭氧氧化污水系統中加入催化劑的方法。催化劑具有催化分解臭氧的作用，臭氧被轉化成氧化性能更強的羥基自由，羥基自由基基本上可以氧化所有的有機物，具有深度處理污水的能力。

目前常用的催化劑分為均相和異相兩類。均相催化劑不受相間擴散的影響、易于控制，但是投入到水中的金屬離子難以分離不能循環使用，會使水中金屬離子濃度過高造成對環境的二次污染和運行成本的增加。異相催化劑可以避免均相催化劑中存在的問題，但是和均相催化劑相比，非均相催化體系中存在相間擴散阻力、活性位點與反應底物接觸率低等問題。因此提高異相催化劑性能，降低催化劑的生產成本，簡化規模化生產工藝，是異相催化劑商業應用的重要條件。

此外，催化劑成本占臭氧催化氧化處理污水體系中成本的最大一部分，廢水處理項目中往往需要花費較多的資金來購買催化劑，這給臭氧催化氧化處理廢水技術的推廣帶來了很大的阻礙。因此在保證催化劑性能的條件下如何降低催化劑的成本是技術人員需要解決的重要問題。許多科研工作者門選用廉價的原料如：Fe₂O₃、MnO₂等來生產1-9mm的球形催化劑，但是催化劑催化性能往往較低，不能同時滿足既降低成本又保證催化劑性能。而CuO、CeO₂、等價格較為昂貴，這不僅僅給生產增加了較大的經濟壓力，也制約了臭氧催化氧化技術在污水處理領域的推廣。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種臭氧氧化催化劑及其制備方法和應用，本發明的方法簡單，成本低，催化劑在臭氧氧化催化反應中具有良好的催化性能。

本發明提供了一種臭氧氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將ρ型氧化鋁、活性組分與水混合，制備粒徑為1-9mm的球形料球；其中，活性組分為氧化鋅；

(2)將料球在60-90℃下恒溫處理10-24h，然后在450-550℃下煅燒活化處理2-5h，得到臭以氧化鋁為載體的臭氧氧化催化劑。

進一步地，在步驟(1)中，ρ型氧化鋁的粒徑為200-325目。選用物化性質穩定，機械強度大，易成型的ρ型氧化鋁粉為載體。

進一步地，在步驟(1)中，ρ型氧化鋁與活性組分的質量比為90-96:4-10。

進一步地，在步驟(1)中，ρ型氧化鋁與水的質量比為1.5-2.5：1。

進一步地，在步驟(1)中，使用滾圓成型工藝進行制粒。滾圓成型工藝，具有快速、簡單和易放大的優點。

進一步地，在步驟(1)中，使用滾圓機進行制粒，包括以下步驟：將ρ型氧化鋁、活性組分加入滾圓機的圓盤中，噴入霧狀水作為粘合劑以形成球形的料球。

進一步地，滾圓機的圓盤的轉速為20-60rpm。