[发明专利]一种三组分复合型金属催化剂及其应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种三组分复合型金属催化剂V₂O₅-TiO₂-AlF₃/Al₂O₃及其应用。

(二)背景技术

近年来，工业化快速发展带来的工业废水污染问题日趋严重。针对如何处理废水的难题，目前已有生化处理，生物处理等方法。然而工业废水具有成分复杂、高稳定性、难被生化降解且有毒有害的特点，传统的水处理方法难于治理。

臭氧作为一种新型的绿色清洁氧化技术，在水处理领域已被广泛的应用，但单独的臭氧氧化技术由于具有选择性和高耗能的缺陷，因而这一技术的应用受到一定的限制。但近年来，以臭氧氧化技术为基础的多相催化臭氧氧化技术已经成为去除水中高稳定性、难降解有机污染物的关键技术之一。多相催化臭氧氧化技术是利用固体催化剂促进臭氧氧化分解产生具有强氧化性的羟基自由基氧化分解有机物，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。

与其他的臭氧氧化技术比较(例如O₃/H₂O₂、O₃/UV和O₃/超声波等)，多相催化臭氧氧化技术由于具有如下优点而受到水处理工作者的青睐：

1)降解效率高，有机污染物的去除比较彻底；

2)固体催化剂易与水体分离，容易实现催化剂的回收和再生，避免产出二次污染；

3)该技术对自由基猝灭剂的作用不敏感；

4)反应在常温常压下进行；

5)异相催化技术在化工行业已得到较为广泛的应用。

针对多相催化臭氧氧化技术难题而言，固体催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关键。近年来固体催化剂研究主要集中在金属氧化物和贵金属催化臭氧氧化上。

目前，国内外对金属催化剂中利用钛负载在活性氧化铝[Yi Hung Chen，Da Cheng Hsieh，Neng Chou Shang.Efficient mineralization of dimethyl phthalate by catalytic ozonation using TiO₂/Al₂O₃ catalyst.2011，192(3)：1017-1025]、负载型钒化合物[童少平，刘维屏，杜桂荣，张鉴清.催化臭氧化降解磺基水杨酸的机理.中国环境科学，2003，23(3)：255～258]和钛钒化合物之间负载的催化剂[Tong Shao Ping，Leng Wen Hua，Zhang Jian Qing，Cao Chu Nan.Catalytic Ozonation of Sulfosalicylic Acid.Ozone：Science & Engineering.2002，24(2)：117-122]等已有所报道，这些催化剂在降解特定目标有机物中均显示了一定的催化效果，但到目前为止大多数的固体催化剂在臭氧化不同类型的有机物时往往效果均不佳。同时由三组分负载在活性氧化铝上的催化剂还没有相关文献和研究报道。

2，4滴丙酸是一种被广泛使用的农药，具有非挥发性和可溶性的特点，且难以被生物降解和光直接降解，环境残留率较高。芳香类苯乙酮在在制药工业中广泛的应用，工业废水中残留率高，环境污染危害大。小分子乙酸是往往是有机物化学氧化的最终产物，对水的完全矿化具有重要作用。因此，如何有有效的去除环境中有毒有害的污染物具有重要的意义。

(三)发明内容

本发明目的是提供一种三组分复合型金属催化剂及其应用，该催化剂生产成本低，催化活性高，具有较高的应用价值。

本发明采用的技术方案是：

一种三组分复合型金属催化剂V₂O₅-TiO₂-AlF₃/Al₂O₃，由活性组分五氧化二钒、二氧化钛和氟化铝负载至载体活性三氧化二铝(粉末状，10～30目)上而制成，所述三组分复合型金属催化剂按照如下步骤制备：

(1)将物质的量之比为2～4∶1的VOSO₄·5H₂O和TiOSO₄溶解在水中配成TiOSO₄浓度0.1～0.5mol/L的浸渍液；