[发明专利]碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其应用

说明书

本发明涉及一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其应用。一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，以陶粒为造粒母粒内核，以Al(OH)subgt;3/subgt;粉末为载体成分，还包括MnOsubgt;2/subgt;、碱土金属氧化物和助催化剂。本发明还提供上述碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂在催化臭氧氧化实际废水中的应用。本发明优化臭氧氧化催化剂组分，提出碱土金属改性的Mn基催化剂。降低了因负载过多过渡金属而提高催化剂成本，使催化剂经济可行。改善了目前Mn基催化剂臭氧氧化污染物去除效率低的问题，扩展其在实际工业废水中的应用。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其应用。

背景技术

非均相催化臭氧氧化技术，通过在反应体系中加入固体催化剂，促进臭氧分解产生更多羟基自由基·OH，使得污染物降解效率更高，臭氧氧化的选择性更广，该方法具有矿化效率高、二次污染小、催化剂易于回收再利用的特点。目前，多组分金属催化剂表现出越来越大的应用潜力。

以活性组分划分，目前最为高效、应用较为广泛的催化剂为Mn基和Fe基催化剂，这些以Mn或Fe氧化物为主要活性组分的催化剂通常也加入一种或多种其他金属氧化物来进一步提高其物化特性。

Mn基催化剂在废水处理中，特别是催化臭氧氧化法处理有机废水中发挥着越来越重要的作用，且掺杂金属氧化物能提高其催化效果，Mn基催化剂在酸性条件下有较好的催化活性，通过加入过渡金属和稀有金属可以有效提高其催化活性，及pH适用范围，但碱土金属(如Mg和Ca等)的引入的报道尚未发现。

专利号为CN110302796A、专利名为《一种超重力流化喷渍法制备的Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂及其应用》的专利开发的Mn基催化剂通过优选制备方法和活性组分提高催化剂活性。但是其存在以下问题：1.金属负载量过高导致成本提升。2.缺乏对实际废水处理的应用。3.助剂只有Fe、Cu等过渡金属，催化效果提升有限。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用，通过优选和优化催化剂的活性组分提高催化剂的催化效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，以陶粒为造粒母粒内核，以Al(OH)₃粉末为载体成分，还包括MnO₂、碱土金属氧化物和助催化剂；其中MnO₂的含量为催化剂总质量的1-5wt.％，助催化剂的含量为催化剂总质量的0～5wt.％，碱土金属氧化物的含量为催化剂总质量的0.5～1.5wt.％，Al(OH)₃粉末的含量为催化剂总质量的10～15wt.％，陶粒的含量为催化剂总质量的73.5～88.5wt.％。

所述碱土金属氧化物为MgO、CaO中的至少一种。

所述助催化剂为Fe₂O₃、CuO和CeO₂中的至少一种。

所述陶粒为粒径1～3mm的球型商用陶粒，Al(OH)₃、MnO₂、碱土金属氧化物和助催化剂均为工业级别粉末。

制备所述的碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂的方法，包括如下步骤：