[發明專利]一種低溫臭氧催化氧化去除微污染物的催化劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810333571.5
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108435219A
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 馬軍;汪達;徐浩丹;盧曉輝
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J27/128
• 分類號: B01J27/128;B01J27/138;B01J27/06;B01J23/78;B01J23/34;B01J21/16;B01J23/04;B01J37/02;B01J37/08;B01J38/02;C02F1/78;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 賈澤純

一種低溫臭氧催化氧化去除微污染物的催化劑及其制備方法和應用，它屬于水處理技術領域，具體涉及一種臭氧催化氧化材料及其制備和應用。本發明的目的是要解決現有臭氧催化氧化劑在低溫條件下不能有效分解臭氧，并降解微污染有機物的問題。一種低溫臭氧催化氧化去除微污染物的催化劑以天然礦石為原料，先研磨，再浸泡，最后煅燒制成。制備方法：一、天然礦石預處理；二、金屬活性中心負載。以低溫臭氧催化氧化去除微污染物的催化劑作為催化劑應用于臭氧處理有機農藥污水中。優點：械強度高，抗腐蝕能力強，易再生，在低溫下仍具有極高的臭氧分解能力。不易溶出，可重復使用。在溫度為5℃時對有機農藥的去除率達到98％。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種臭氧催化氧化材料及其制備和應用。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，人類不斷提高的生活水平和日益嚴重的環境污染之間的矛盾日漸突出。目前水環境所面臨的污染問題相當嚴峻。2013年，我國七大水系中，水質最好的是珠江流域和長江流域，水質較差的是松花江、黃河、海河，而污染最為嚴重的是淮河流域。以有機污染為主，氨氮、高錳酸鹽指數(COD_Mn)、五日生化需氧量(BOD₅)為主要污染指標。近年來，研究人員已經檢測出自來水中有機物種類達765多種，其中23種被認定為可疑致癌物質，18種為促癌物質，56種為誘變物質。

目前，常規飲用水處理工藝已不能滿足人們對于水質的要求，某些污染物難以被常規水處理工藝去除，且不同化學氧化過程可能產生多種氧化副產物(DBPs)，威脅著人類健康。以有機污染物處理為例，生產實際表明常規水處理工藝只能去除那些大分子有機物或是吸附在顆粒表面上的有機物，對溶解性有機物的去除非常有限，對水中有機物總的去除率只有20％-30％，并且這些殘余的有機物一般具有很高的未定型，必須對傳統工藝進行改造，采取經濟有效凈水工藝，進一步提高供水水質，保證生活飲用水水質的安全性。

臭氧是一種氧化能力極強的氧化劑，其標準氧化還原電位為2.07V，僅低于氟(2.87V)，高于氯(1.36V)、二氧化氯(1.50V)和過氧化氫(1.78V)。臭氧還能有效去除色度和嗅味、氧化水中多種有機物和無機物、降解難降解污染物、殺死微生物，深度處理飲用水中各種雜質，達到凈水效果。

臭氧催化氧化技術是一種高效的高級氧化水處理技術，當有催化劑存在時，臭氧還能被快速地分解并產生氧化能力更強的·OH(2.80V)或新生態氧(·O)。其中·OH是目前已知可在水處理中應用的最強的氧化劑，由于·OH具有極強的氧化性和無選擇性，使得它與有機物反應速度很快，氧化速率常數大多在10⁸M^-1 s^-1～10¹⁰M^-1 s^-1，而臭氧直接氧化的反應速度常數大多在10⁰M^-1 s^-1～10³M^-1 s^-1。目前，大多數成功地應用于水處理中的高級氧化過程都是發揮·OH的氧化能力。因此臭氧催化氧化技術在水處理領域中有著廣闊的應用前景。

然而在低溫條件下，臭氧分解的速率受到傳質以及反應活化能的抑制，不能很好地降解目標有機物。因此，尋找并開發在低溫條件下也能高效分解臭氧并有效降解有機物的催化劑十分必要。

發明內容

本發明的目的是要解決現有臭氧催化氧化劑在低溫條件下不能有效分解臭氧，并降解微污染有機物的問題，而提供一種低溫臭氧催化氧化去除微污染物的催化劑及其制備方法和應用。

一種低溫臭氧催化氧化去除微污染物的催化劑，它以天然礦石為原料，先機械研磨至粒徑小于5mm，再用含過渡金屬離子的溶液浸泡，最后進行煅燒制成。

一種低溫臭氧催化氧化去除微污染物的催化劑的制備方法，具體是按以下步驟完成的：