[发明专利]MnO2负载型催化剂的制备方法和使用方法及废水处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及MnO₂负载型催化剂的制备方法和使用方法，及使用MnO₂负载型催化剂处理有机废水的反应装置，在反应装置的反应器中分解去除难降解有毒有害有机物。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂，以其特有的优势正逐步为人们所重视，被广泛应用于水的消毒、空气的消毒、物体表面的消毒、及环境的除臭除异味等领域。自从臭氧在水处理中应用以来，由于臭氧处理的设备和运行费用较高，虽然后来进行了广泛的研究，除了用于饮用水消毒外，其它的实际应用还很少。近年来，由于在水处理实践中碰到的困难，如氯消毒副产物、难生物降解或有毒有害有机废水的治理等缺乏有效的方法，随着臭氧发生设备性能的提高，臭氧技术重新得到了重视，并改进和发展了臭氧水处理技术。

臭氧是有选择性的氧化剂，并不能氧化所有的污染物以达到彻底消除污染物的目的，所以单纯臭氧氧化有机物应用有着很大的局限性，为了提高工艺的处理效果，发展出高级氧化工艺。金属氧化物催化臭氧降解有机物是近几年才发展起来的新型技术，从臭氧技术的发展来看，从一开始的碱催化到光催化、金属氧化物催化，目的就是促进臭氧分解，以产生自由基等活性中间体来强化臭氧的氧化能力。但几乎所有的催化技术需要解决的第一个问题就是高效催化剂的研制，金属氧化物催化氧化也不例外。

由于均相催化剂在使用时存在催化剂难以回收、药剂费用高、引入杂质等问题，所以非均相催化剂的使用备受关注。一般情况下，非均相金属催化臭氧以Al₂O₃或者活性炭为载体，并在其上负载金属或金属氧化物来制备非均相催化剂。

发明内容

本发明的目的是为解决均相臭氧催化氧化中，催化剂难以重复利用，非均相臭氧催化氧化中，对难处理有机物降解效率不高的问题，提供了一种MnO₂负载型催化剂的制备方法及催化臭氧化水处理方法并提供一种废水处理装置。

本发明的MnO₂负载型催化剂的制备方法如下：以活性炭、活性三氧化二铝、白色硅胶、分子筛、沸石或硅藻土为载体，催化剂为MnO₂，以醋酸锰配制成质量百分浓度为2％～20％的溶液，将活性炭、活性三氧化二铝、白色硅胶、分子筛、硅藻土或沸石中的一种浸渍于该溶液中，在室温下浸渍2～48小时，蒸发浓缩后在105℃下干燥1～10小时，置于马弗炉中在200℃～800℃的温度下焙烧1～10小时，制得MnO₂负载型催化剂。

上述醋酸锰溶液的优选质量百分浓度为5％。

上述浸渍时间优选为24小时。

所述的蒸发浓缩后在105℃下干燥优选2小时。

所述的置于马弗炉中以700℃的温度下焙烧优选4小时。

本发明使用MnO₂负载型催化剂处理有机废水的反应装置，该反应装置的反应器被隔板分成1～10个反应空间，各层隔板上面有微孔曝气孔，反应装置中催化剂分多层布置在隔板之上，反应装置反应器的上端有出气口，反应装置反应器下端的进气口连接有臭氧发生器，反应装置反应器外壁有催化剂加料口。

所述的反应器以不锈钢制作或聚氯乙烯制作或有机玻璃制作或以其他材料制成而内衬耐氧化防腐涂层。

本发明的使用MnO₂负载型催化剂臭氧氧化有机废水的方法是MnO₂负载型催化剂与废水及臭氧的接触时间为10～120分钟，催化剂的投加量与反应中废水的质量比为1∶200～1∶20，反应时，臭氧气体通过反应器底部隔板的微孔曝气进入反应器，并逐级通过隔板的微孔曝气进入上层反应空间，催化剂以流化床的形式存在各层隔板之上。

本发明以醋酸锰为锰源，活性炭、三氧化二铝、白色硅胶、分子筛、沸石或硅藻土为载体，制备了MnO₂负载型催化剂，丰富了臭氧氧化技术，有着颗粒性较好，易回收，易于后续处理，重复利用性高的优点，使得MnO₂负载型催化剂在水处理方法处理难降解污染物有着较大的优势。本发明设计出了以隔板将反应装置分层多个空间，有效地延长了臭氧在体系中的停留时间，增大了反应的有效面积，提高了反应效率。本发明制备的MnO₂负载型催化剂具有易于回收，重复利用性高，对难处理的有机物催化降解效率较好的特点。

附图说明

图1是本发明的臭氧催化氧化处理有机废水反应装置。

其中：1进气口  2催化剂  3微孔曝气  4隔板  5出气口  6催化剂加料口7臭氧发生器。

具体实施方式

实施例一