[發明專利]球形海泡石臭氧氧化催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201711447027.5
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN108126683B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 高興敏;吳鐸;吳張雄
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: B01J21/16
• 分類號: B01J21/16;B01J37/08;B01J35/08;C02F1/78;C02F1/72;C02F101/32;C02F101/34;C02F101/38
• 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

本發明涉及一種球形海泡石臭氧氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：將海泡石粉與水混合，制成粒徑為1?2mm的球種；將球種、海泡石粉與水混合，制備粒徑為1?9mm的球形料球；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，得到臭氧氧化催化劑。本發明還提供了一種采用上述制備方法所制備的球形海泡石臭氧氧化催化劑，該催化劑用于臭氧氧化法反應中。本發明的方法選用廉價易獲取的原料，解決了污水處理中臭氧氧化催化劑來源和成本投入的問題。

技術領域

本發明涉及污水處理領域，尤其涉及一種球形海泡石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。均相催化劑一般為金屬鹽，如：硫酸亞鐵，其被應用于雙氧水或臭氧處理有機廢水體系。往臭氧氧化廢水體系內加入硫酸亞鐵后，污水中化學需氧量(COD)移除率和臭氧利用率明顯高于單獨使用臭氧處理有機廢水。科研工作者們在該領域做了大量的工作，其機理為：Fe²⁺能夠促進雙氧水或臭氧分解產生具有更強氧化性能的羥基自由機，所生成的羥基自由基基本上能夠氧化降解污水中所有的有機物，從而大大提高了深度處理污水中有機物的能力和臭氧的效率。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。

異相臭氧催化氧化具有降解并礦化污水中有機物的能力被廣泛的研究和應用于飲用水和污水處理領域。異相臭氧催化劑類型多樣，如：無載體金屬或金屬氧化物納米顆粒、負載在載體上的金屬或金屬氧化物催化劑和活性碳。但是無載體金屬或金屬氧化物納米顆粒在實際應用過程中存在一個較大的問題：在循環使用過程中需要將納米顆粒分離出來以實現再次使用，一般采用耗費較高的離心的方式來分離，大大增加了實際應用過程中的運行成本。通常為了避免離心的工藝來回用催化劑的方法是將催化劑成型，得到直徑3-5mm適宜應用于固定床反應器的顆粒或負載在3-mm直徑的載體上面的顆粒。但是目前通常選用的催化劑原料為價格較高的La₂O₃、CuO、TiO₂、MnO₂、Fe₂O₃、CeO₂等，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球形海泡石臭氧氧化催化劑及其制備方法和應用，本發明的方法選用廉價易獲取的原料，解決了污水處理中臭氧氧化催化劑來源和成本投入的問題。

本發明的一種球形海泡石臭氧氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將海泡石粉與水混合，制成粒徑為1-2mm的球種；

(2)將球種、海泡石粉與水混合，制備粒徑為1-9mm的球形料球；優選地，制備粒徑為3-5mm的球形料球；

(3)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，得到球形海泡石臭氧氧化催化劑。