[发明专利]一种用于臭氧催化氧化的铁复合催化剂及其制备方法

说明书

一种用于臭氧催化氧化的铁复合催化剂及其制备方法，本催化剂以活性氧化铝和活性氧化铁制备复合载体，以氧化铁为活性成分。本催化剂制备分为载体制备和催化剂制备两个过程，先将氧化铁和活性氧化铝混合均匀，加入粘合剂溶液，按压成块，进行干燥处理、煅烧，得到催化剂复合载体，再将制得的催化剂在铁盐溶液中浸泡后干燥、煅烧，得到催化剂。本发明催化剂催化活性高，原料易得成本低，制备的方法简单，易于大规模生产，且稳定性好，可重复利用多次。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种用于臭氧催化氧化的铁复合催化剂及其制备方法。

背景技术

随着中国工业化进程的日益加快，水污染问题的日益加剧成为影响中国可持续发展的重大问题。有机废水是公认的高危污染物之一，有机废水成分复杂，可生化性差，废水处理难度大，传统的二级生化处理已经难以满足新的排放标准要求，由此高级氧化技术应运而生，并得到迅速发展。

臭氧催化氧化技术是基于臭氧的高级氧化技术，是近年来工业污水处理领域的研究热点。臭氧，是一种安全洁净的氧化剂，氧化电位为2.07V，仅次于+OH(2.81V)和F2(2.87V)的氧化电位。臭氧氧化法主要通过直接和间接反应两种途径得以实现。其中直接反应指臭氧与有机物直接反应；间接反应为在常压下将臭氧分解为氧化性更强的羟基自由基与废水中的有机物发生氧化反应，使有机物转化为二氧化碳和水，从而达到降低废水中COD的目的。其中，羟基自由基是臭氧与催化剂相互作用产生的，氧化速率更快，几乎可以氧化所有的污染物。为了增加臭氧与催化剂作用产生羟基自由基的速率，大量科研工作者一方面寻找性能更优异的臭氧催化材料，另一方面制备更好的理想的催化剂载体。

常见的臭氧催化氧化催化剂是将金属或者金属氧化物负载在沸石、陶瓷、硅胶、分子筛等一系列多孔催化剂材料的载体上，这些载体具有比表面积大，催化剂寿命高，易于分离回收等特点。对于已有的多孔催化剂载体，如何进一步改性，加快其催化臭氧分解羟基自由基的速率，是臭氧催化氧化催化剂的研究热点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高加速污水中有机物的氧化速率和效率且成本低、制备方法简单的铁复合催化剂。

本发明一种用于臭氧催化氧化的铁复合催化剂，所述用于臭氧催化氧化的铁复合催化剂的载体为复合载体，活性成分为氧化铁，所述复合载体为活性氧化铝和活性氧化铁。

本发明催化剂的载体为复合载体，通过粘合剂将活性氧化铝和活性氧化铁结合在一起，活性氧化铝和活性氧化铁本身都具有较高的催化活性，可催化臭氧分解，两种材料混合后，其催化活性大于单独存在时的催化活性，提高了催化剂的负载量。

进一步的，所述复合载体活性氧化铁与活性氧化铝的质量比为1:9～3:7。

复合载体中活性氧化铝与活性氧化铁的质量比为9:1～17:3时，复合载体的催化活性更好。

进一步的，复合载体的粘合剂为PAM。

PAM(聚丙烯酰胺)上有酰胺基，易与水或水中某些有机污染物形成氢键，快速吸附有机污染物，加速其被臭氧降解的速率和效率。

另一方面，本发明公开了一种用于臭氧催化氧化的铁复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)催化剂复合载体的制备：

将活性氧化铁和活性氧化铝混合均匀，加入粘合剂溶液，搅拌均匀后按压成块，然后进行干燥处理，干燥后进行煅烧，得到催化剂复合载体；

(2)催化剂的制备：

配置铁盐溶液，将步骤(1)制备的复合载体放入所述铁盐溶液中浸泡，再进行干燥处理，干燥后进行煅烧，得到铁复合催化剂。

进一步的，所述粘合剂的溶剂为水和双氧水，所述水和双氧水的体积比为7:3～1:1。