[發明專利]剩余污泥摻雜稀土富集物制備臭氧催化劑的方法及應用

在審

• 申請號: 202110207840.5
• 申請日: 2021-02-25
• 公開（公告）號: CN112973662A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 余水平;王元月;何友文;童圖軍;夏立新
• 申請（專利權）人: 中節能環保投資發展（江西）有限公司
• 主分類號: B01J23/10
• 分類號: B01J23/10;B01J37/02;B01J37/08;C02F1/72;C02F1/78
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 何世磊

本發明公開了一種剩余污泥摻雜稀土富集物制備臭氧催化劑的方法及應用，該方法包括以下步驟：制備前驅體，將預處理除雜后的剩余污泥、稀土富集物混合，向混合料中加入氯化鋅在常溫下攪拌浸漬，經過濾干燥處理后制得前驅體；制備污泥生料球，向前驅體中加入羧基纖維素鈉與聚乙烯醇的混合溶液，利用成型裝置制得污泥生料球；制備含稀土污泥基臭氧催化劑，將污泥生料球置于管式爐中，向管式爐中通入惰性氣體，使用管式爐對處于惰性氣體內的污泥生料球進行熱處理，熱處理完成后自然冷卻制得含稀土污泥基臭氧催化劑。采用本發明所示的方法，既能實現剩余污泥資源化利用目的，又能通過稀土富集物的摻雜提升催化臭氧氧化的性能，從而降低稀土臭氧催化劑的制備成本。

技術領域

本發明涉及固體廢棄物資源化與污水處理技術領域，具體涉及一種剩余污泥摻雜稀土富集物制備臭氧催化劑的方法及應用。

背景技術

由于污水處理行業內長期存在“重水輕泥”的觀念，污泥處理處置無害化、減量化、資源化措施尚未做到同步進行，這也成為生態文明建設的行業典型短板。。相比堆放和填埋，污泥資源化利用是更好的污泥處理處置方式，如何破解污泥資源化利用的技術難題成為關鍵。由于污水處理廠的剩余污泥在本質上是含碳的物質，污泥有可能在受控條件下或通過某些物化處理將其轉化為活性炭。以污水處理產生的污泥制備生物碳，可用于吸附不同的染料、重金屬、有機物等，最近也有報道是基于污泥制備的生物碳用于酚類化合物的濕式催化氧化，作為消化池氣體脫硫的催化劑，以及作為光催化、類芬頓和臭氧氧化等的催化劑及其載體。

我國的稀土蘊藏量和產量在世界上都排第一位，是舉世公認的稀土資源大國。據調查數據顯示2018年，全球稀土儲量為12000萬噸，我國稀土儲量為4400 萬噸，占比達37％；全球稀土氧化物產量為17萬噸，我國稀土氧化物產量為12 萬噸，占全球71％。中國稀土資源總量的98％分布在內蒙、江西、廣東、四川、山東等地區，形成北、南、東、西的分布格局，并具有北輕南重的分布特點。近年來，稀土在環保中的應用研究越來越多，特別是以稀土及其氧化物為活性組分的非均相臭氧氧化催化劑的相關研究獲得了較大進展。研究表明，在臭氧氧化過程中，稀土及其氧化物的加入不僅加快了臭氧的分解速率，而且有利于提高負載活性組分的表面分散度和催化劑活性。這是由于稀土元素獨特的4f電子層結構和鑭系收縮的特征，在催化反應中可為電子轉移提供通道，使其作為催化劑活性組分時表現出良好的催化性能，并在一定程度上增強活性組分與載體之間的相互作用，提高活性組分在載體表面的分散度，增大催化劑的比表面積，促進催化劑活性的提升。

然而，目前在于負載型稀土臭氧氧化催化劑的開發制備上所用到的稀土元素均以成品稀土元素為主，如Pr(NO₃)₃·6H₂O、Ce(NO₃)₃·6H₂O、LaCl₃等，直接導致了負載型稀土臭氧氧化催化劑的制備成本高昂，短期內難以實現大范圍的市場化應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種剩余污泥摻雜稀土富集物制備臭氧催化劑的方法，旨在利用稀土冶煉/再提煉過程產生的含稀土元素的中間體替代成品稀土，解決現有技術中負載型稀土臭氧氧化催化劑的制備成本高昂，難以實現大范圍的市場化應用的技術問題。

為了實現上述目的，本發明是通過如下技術方案來實現的：一種剩余污泥摻雜稀土富集物制備臭氧催化劑的方法，所述方法包括以下步驟：

制備前驅體，將預處理除雜后的剩余污泥、稀土富集物混合，向混合料中加入氯化鋅在常溫下攪拌浸漬12h-24h，過濾掉上層清液，多次水洗至中性，沉淀物經干燥處理后制得所述前驅體；

制備污泥生料球，向所述前驅體中加入羧基纖維素鈉與聚乙烯醇的混合溶液，利用成型裝置制得所述污泥生料球；