[发明专利]一种具有空心六面体锰酸铜尖晶石的制备及其催化臭氧氧化除污染技术的应用方法

权利要求书

1.一种具有空心六面体锰酸铜尖晶石的制备及其催化臭氧氧化除污染技术的应用方法，其特征在于：锰铜尖晶石(CuMn₂O₄)催化剂，主要以Mn³⁺和Cu²⁺构成晶体结构，同时存在少量的Mn⁴⁺和Cu¹⁺以形成缺陷氧化物，，可以作为催化剂有效提高臭氧对水体中2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(BP-3)等药物及个人护理品强化去除效果；更重要的是锰铜尖晶石具有独特的空心六面体结构，颗粒平均粒径为122nm。

2.根据权利要求1所述的具有空心六面体锰酸铜尖晶石的制备及其在催化臭氧氧化除污染技术的应用，其特征在于催化剂的制备方法可通过以下几个步骤实现：

(1)准确称量0.5gCuCl，溶解于25mL3.0mol/LHCl(25.0mL浓盐酸溶于100mL蒸馏水)，并在磁力搅拌器上搅拌至固体完全溶解，为防止氯化亚铜被空气氧化，溶解过程在氮气保护下进行；

(2)准确称量2.0gKMnO₄，溶解于25mL蒸馏水，使溶质完全溶解，以得到澄清溶液；

(3)将上述CuCl和KMnO₄溶液混合，并转移至200mL带有聚四氟材料内衬的高压反应釜中，在180℃条件下反应15h；

(4)待反应液冷却至室温后，将反应液转移到烧杯中，并用4mol/LNaOH调节混合溶液的pH为7～8，持续搅拌2h；

(5)将上述混合液在室温条件下陈化12h；

(6)用去离子水水洗陈化固体3～5次，以确保滤液中不含有Cl^-；

(7)将上述过滤沉淀物在60℃下鼓风干燥1h，获得干燥粉末；

(8)将干燥后的粉末放置在高温马弗炉中灼烧，灼烧温度为600℃，灼烧时间为2h，马弗炉的升温速度为5℃/min，之后自然冷却至室温，即完成锰铜尖晶石催化剂的制备，放入干燥器中待用。

3.根据权利要求1所述的锰酸铜尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于催化剂是以低价铜盐和高锰酸钾为关键活性组分，在高温高压条件下形成催化剂，其特点为比表面积1.3076m²/g，总孔容0.0027m³/g，平均孔径31.2754nm。

4.一种使用权利要求1所述的具有空心六面体锰酸铜尖晶石在催化臭氧氧化除污染技术的应用，通过以下几个步骤实现：

(1)工艺所需臭氧浓度为0.5～2.0mg/L；

(2)工艺所需臭氧气体流速为200～400mL/min；

(3)工艺所需锰酸铜尖晶石催化剂投量为100～500mg/L；

(4)待处理水体中难降解有机污染物浓度为0.002～0.018mmol/L水平；

(5)待处理水体pH范围为6.0～8.0。