本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體說，涉及一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑及其制備方法，該催化劑由活性組分、助劑和載體組成;其中，所述活性組分為過渡金屬氧化物，助劑為堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物;所述載體為氧化鋁、活性炭或陶粒。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了該催化劑的制備方法，即采用浸漬法或干混法將活性組分、助劑和分散劑負(fù)載在載體上，經(jīng)養(yǎng)生、干燥、焙燒后制得。本發(fā)明可使COD去除率更高、使用壽命更長(zhǎng)，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，無二次污染，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。

權(quán)利要求書

1.一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑，其特征在于，由活性組分、助劑和載體組成;其中，所述活性組分為過渡金屬氧化物，助劑為堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物;所述載體為氧化鋁、活性炭或陶粒。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑，其特征在于，所述活性組分是一種或多種選自鈦、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅的過渡金屬氧化物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑，其特征在于，所述助劑是一種或多種選自鈉、鉀、鎂、鈣、鑭、鈰的堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物。

4.一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，其特征在于，采用浸漬法或干混法將活性組分、助劑和分散劑負(fù)載在載體上，經(jīng)養(yǎng)生、干燥、焙燒后制得。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，其特征在于，以質(zhì)量計(jì)，所述活性組分為1.0-15%，助劑為0.1-1.0%，余量為載體。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，其特征在于，具體包括：

由活性組分及助劑配制成混合浸漬液A;

向混合浸漬液A中加入分散劑制成混合浸漬液B;

將所述混合浸漬液B負(fù)載在載體上，然后經(jīng)養(yǎng)生、干燥、焙燒制得所述催化劑。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，其特征在于，所述混合浸漬液A的質(zhì)量濃度為1%-15%。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備 方法，其特征在于，所述分散劑為磷、硅、硼、氮、硫或鹵素的化合物。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，其特征在于，所述分散劑的加入量為100-1000g/L。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，其特征在于，焙燒溫度為400-800℃，焙燒時(shí)間為2-6h。

說明書

用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑及其制備方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體說，涉及一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展，越來越多的人工合成化合物進(jìn)入到水體中，造成水體中存在一些高穩(wěn)定性、難氧化的有機(jī)物，該類有機(jī)物對(duì)水環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。經(jīng)濟(jì)有效地去除水中這類難降解有機(jī)污染物已成為目前水處理領(lǐng)域研究和工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。

近年來研究開發(fā)的以臭氧為氧化劑的**氧化技術(shù)能夠氧化分解水中有毒、難降解的有機(jī)污染物，受到越來越多的關(guān)注。單純的臭氧雖然能夠降解有機(jī)物，但具有選擇性，且與芳香族有機(jī)物的反應(yīng)速率較小，很多情況下不能將有機(jī)物完全氧化。因此，人們通過添加催化劑的方式對(duì)臭氧工藝進(jìn)行了改進(jìn)。催化臭氧氧化技術(shù)根據(jù)所用催化劑的不同分為兩類：一類是以金屬離子為催化劑的均相催化臭氧氧化技術(shù);另一類是使用固體催化劑的非均相催化臭氧氧化技術(shù)。現(xiàn)有催化臭氧氧化技術(shù)雖具有反應(yīng)條件溫和、氧化活性高和沒有二次污染的特點(diǎn)，但同時(shí)具有催化劑COD去除率低、催化劑制備工藝復(fù)雜、催化劑使用壽命短的問題，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑及其制備方法，以解決上述問題。

本發(fā)明提供了一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑，該催化劑由活性組分、助劑和載體組成;其中，活性組分為過渡金屬氧化物，助劑為堿金 屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物;載體為氧化鋁、活性炭或陶粒。

進(jìn)一步，以質(zhì)量計(jì)，活性組分為1.0-15%，助劑為0.1-1.0%，余量為載體。

進(jìn)一步，活性組分是一種或多種選自鈦、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅的過渡金屬氧化物。

進(jìn)一步，助劑是一種或多種選自鈉、鉀、鎂、鈣、鑭、鈰的堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物。

本發(fā)明還提供了一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，即采用浸漬法或干混法將活性組分、助劑和分散劑負(fù)載在載體上，經(jīng)養(yǎng)生、干燥、焙燒后制得。

進(jìn)一步，以質(zhì)量計(jì)，所述活性組分為1.0-15%，助劑為0.1-1.0%，余量為載體。

進(jìn)一步，該方法具體包括：

由活性組分及助劑配制成混合浸漬液A;

向混合浸漬液A中加入分散劑制成混合浸漬液B;

將混合浸漬液B負(fù)載在載體上，然后經(jīng)養(yǎng)生、干燥、焙燒制得該催化劑。

進(jìn)一步，混合浸漬液A的質(zhì)量濃度為1%-15%。

進(jìn)一步，分散劑的加入量為100-1000g/L。

進(jìn)一步，焙燒溫度為400-800℃，焙燒時(shí)間為2-6h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：使COD去除率更高、使用壽命更長(zhǎng)，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，無二次污染，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體描述，但不局限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員可借鑒本發(fā)明的內(nèi)容，適當(dāng)改變材料、參數(shù)、工藝等環(huán)節(jié)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的其他目的，其相關(guān)改變都沒有脫離本發(fā)明的內(nèi)容，所有類似的替換和改 動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，都應(yīng)當(dāng)被視為包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種臭氧催化氧化催化劑，該催化劑由活性組分、助劑和載體組成;以質(zhì)量計(jì)，活性組分為1.0-15%，助劑為0.1-1.0%，余量為載體;其中，活性組分為過渡金屬氧化物，助劑為堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物;載體為氧化鋁、活性炭或陶粒。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，活性組分是一種或多種選自鈦、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅的過渡金屬氧化物。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，助劑是一種或多種選自鈉、鉀、鎂、鈣、鑭、鈰的堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種用于廢水處理的臭氧催化氧化催化劑的制備方法，該方法采用浸漬法或干混法將活性組分、助劑和分散劑負(fù)載在載體上，經(jīng)養(yǎng)生、干燥、焙燒后制得催化劑。該制備方法優(yōu)選浸漬法。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，以質(zhì)量計(jì)，活性組分為1.0-15%，助劑為0.1-1.0%，余量為載體;其中，活性組分為過渡金屬氧化物，助劑為堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物或鑭系金屬氧化物;分散劑為磷、硅、硼、氮、硫或鹵素的化合物;載體為氧化鋁、活性炭或陶粒。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，該方法具體包括：

由活性組分及助劑配制成混合浸漬液A;

向混合浸漬液A中加入分散劑制成混合浸漬液B;

用浸漬或干混的方法將所述混合浸漬液B負(fù)載在載體上，然后經(jīng)養(yǎng)生、干燥、焙燒制得所述催化劑。在本發(fā)明的實(shí)施例中催化劑的制備方法優(yōu)選浸漬法，更進(jìn)一步優(yōu)選等體積浸漬法。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，混合浸漬液A的質(zhì)量濃度為1%-15%，即過渡金屬離子、堿金屬離子或堿土金屬離子或鑭系金屬離子溶液的質(zhì)量濃度都為1%-15%。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，分散劑的加入量為100-1000g/L，優(yōu)選加入量為 100-800g/L。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，焙燒溫度為400-800℃，焙燒時(shí)間為2-6h。

本發(fā)明的實(shí)施例通過在催化劑的制備過程中加入分散劑可以使催化劑具有較好的活性組分分布狀態(tài)。本發(fā)明實(shí)施例中的分散劑是一種具有優(yōu)良分散性能及潤(rùn)濕性能的表面活性劑，具有使多種金屬鹽類在載體細(xì)孔的表面呈均勻分散的功能，本發(fā)明的實(shí)施例提供的臭氧催化氧化催化劑，COD去除率更高、使用壽命更長(zhǎng)，并且制備工藝簡(jiǎn)單。經(jīng)臭氧催化氧化處理后，煉化反滲透濃水中的COD去除率可達(dá)到60%以上，并且廢水的可生化性BOD/COD提高到0.30以上;含酚廢水中的COD去除率可達(dá)到90%左右。并且無二次污染、成本低廉，非常適合工業(yè)化生產(chǎn)。

另外，本發(fā)明實(shí)施例提供的催化劑不局限于催化氧化處理煉化反滲透濃水，也適用于處理煤化工反滲透濃水、采油反滲透濃水等其他體系的反滲透濃水。同時(shí)，也適用于其他體系的廢水處理，比如處理含酚廢水，含酯類化合物、芳香烴類化合物和小分子酸的廢水等。

下面通過具體實(shí)例詳細(xì)說明催化劑的制備方法。

實(shí)施例1制備Fe-Mn-Na/氧化鋁催化劑

(1)分別量取1wt.%的Fe(NO3)3、Mn(NO3)2、NaNO3溶液170ml、43ml和17ml配制成混合浸漬液A。

(2)向上述混合浸漬液A中加入100g十八烷基**基溴化銨配制成混合浸漬液B。

(3)用等體積浸漬的方法將上述混合浸漬液B噴浸在500g成型氧化鋁載體上，然后密封養(yǎng)生4h，再于100℃干燥5h，*后于400℃焙燒4h制得催化劑A。

實(shí)施例2制備Fe-Cu-K/活性炭催化劑

(1)分別量取15wt.%的Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、KNO3溶液170ml、80ml和10ml配制成混合浸漬液A。

(2)向上述混合浸漬液A中加入260g丁辛基二硫代磷酸酯配制成混合浸漬液B。

(3)用等體積浸漬的方法將上述混合浸漬液B噴浸在500g成型活性炭載體上，然后在空氣中養(yǎng)生12h，再于120℃干燥4h，*后于600℃焙燒4h制得催化劑B。

實(shí)施例3制備Cu-Mn-Ce/陶粒催化劑

(1)分別量取6wt.%的Cu(NO3)2、Mn(NO3)2、Ce(NO3)3溶液170ml、80ml和30ml配制成混合浸漬液A。

(2)向上述混合浸漬液A中加入200g十四烷基三丁基氯化銨配制成混合浸漬液B。

(3)將上述混合浸漬液B和500g陶粒原料混合均勻，然后進(jìn)行滾動(dòng)造粒，并控制造粒直徑。

(4)將步驟(3)得到的顆粒物進(jìn)行密封養(yǎng)生8h，再于120℃干燥5h，*后于500℃焙燒5h制得催化劑C。

實(shí)施例4制備Mn-Fe-Ni-La/氧化鋁催化劑

(1)分別量取8wt.%的Mn(NO3)2、Fe(NO3)3、Ni(NO3)2、La(NO3)3溶液150ml、30ml、30ml和20ml配制成混合浸漬液A。

(2)向上述混合浸漬液A中加入100g十四烷基二甲基芐基氯化銨配制成混合浸漬液B。

(3)用等體積浸漬的方法將上述混合浸漬液B噴浸在500g成型氧化鋁載體上，然后在空氣中養(yǎng)生16h，再于100℃干燥5h，*后于400℃焙燒4h制得催化劑D。