[發明專利]一種用活性炭結構化催化劑臭氧氧化廢水中有機物的方法

在審

• 申請號: 202011449968.4
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112403457A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 雷志剛;朱吉欽;王樂超;桂成敏;易珊
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J35/04;C02F1/72;C02F1/78;C02F101/38
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張立改

一種用活性炭結構化催化劑臭氧氧化廢水中有機物的方法，屬于污水凈化技術領域。所述催化劑由載體、活性組分和助劑組成，載體為蜂窩活性炭，活性組分為Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y和Zr中一種或幾種，助劑為La和Ce中一種或幾種。所述制備方法：步驟(1)對載體進行洗滌，干燥；步驟(2)配制含有活性組分和助劑的浸漬液；步驟(3)將載體置于浸漬液中進行浸漬，得到催化劑前驅體；步驟(4)將催化劑前驅體進行洗滌，干燥，煅燒，即可得到所述活性炭結構化催化劑。將該催化劑應用于有機物廢水的處理，具有床層壓降小，氣體分布均勻，內擴散阻力小,COD去除率高等特點，應用前景良好。

技術領域

本發明涉及廢水處理和催化劑領域，主要涉及一種用活性炭結構化催化劑臭氧氧化廢水中有機物的方法，屬于污水凈化技術領域。

技術背景

社會發展的過程中，不可避免的會產生大量的廢水，有些廢水未經處理便排放至周邊河流及地下，對水體造成了嚴重的污染。不同種類的廢水中有機物的種類和含量各有不同，相對于其他污染物而言，廢水有機物的處理過程更加困難和復雜。目前常用的廢水有機物處理方法有生物法和化學法。生物法可以利用生物將廢水中的有機物降解成小分子物質，使廢水的有機物達到排放標準，但對于有毒、有害、難生物降解的大分子物質，傳統的生物法很難將其去除，因此需要采用化學法對其進一步處理。

臭氧氧化方法便是化學法中的一個重要分支。利用臭氧的強氧化性，可以將廢水中有毒、有害、難生物降解的大分子物質氧化分解成小分子物質，臭氧氧化具有高效，無污染等優點。單獨臭氧氧化具有選擇性，有機物氧化不徹底，而催化臭氧氧化可以使O₃分解生成氧化性更強的·OH，與難降解有機物發生反應，作用范圍更廣、作用速率更快。

催化臭氧氧化催化劑主要分為均相催化劑和非均相催化劑兩類。

均相催化劑以過渡金屬離子為主，活性組分在水中溶解之后，與臭氧、有機物充分接觸，大幅提高臭氧氧化的效率，增加了廢水的處理效果，但均相催化劑的加入，容易對廢水造成二次污染，且催化劑不易回收，不利于廢水的排放。

非均相催化劑主要以γ-Al₂O₃小球、陶粒、顆粒活性炭為載體，堿土金屬、過渡金屬中的一種或幾種為活性組分構成催化劑。非均相催化臭氧氧化為氣、液、固三相反應，其中催化劑為固體，可以有效的進行回收利用，不會造成二次污染。

發明專利CN109012658A公布了一種臭氧氧化催化劑及其制備方法，其特征在于：用改性后的載體負載具有催化活性的金屬氧化物，得到臭氧氧化催化劑，所述催化劑包括沸石、海泡石、陶粒、氧化鋁、麥飯石和硅藻土中的至少一種。此發明催化劑使用壽命長。

發明專利CN110538655A公布了一種臭氧氧化催化劑及其制備方法，其特征在于：催化劑由載體和活性組分組成，其中，載體為改性γ-活性氧化鋁，活性組分為氧化銅，在臭氧氧化催化劑的制備過程中使用助分散劑，助分散劑在焙燒步驟中轉化為氣體去除。應用此催化劑出水COD含量水平更穩定。

發明專利CN110052268A公布了一種臭氧催化氧化催化劑及其制備方法，其特征在于：制備方法包括以下步驟：(1)活性炭清洗除雜；(2)活性炭載體改性；(3)活性組分浸漬制備催化劑前體物；(4)催化劑前體物焙燒制成品。此發明的制備方法制得的臭氧催化氧化催化劑可用于含難降解有機物的生活污水或工業廢水的處理。

然而，目前已有的非均相催化劑主要以顆粒為主，堆積床層壓降大，臭氧在流動過程中，氣泡分布不均勻。此外，顆粒的不規則堆積容易造成溝流現象，導致臭氧無法與催化劑、廢水進行充分接觸，大大減小了催化效率，不利于廢水的處理。因此需要開發一種床層壓降小，氣、液、固三相混合均勻，COD去除率高，催化劑壽命長的催化臭氧氧化催化劑。

發明內容

本發明旨在提供一種用活性炭結構化催化劑臭氧氧化廢水中有機物的方法，以解決現有技術中的催化劑床層壓降大，氣、液、固三相混合不均勻的技術問題。