[发明专利]一种蜂窝陶瓷刻蚀负载型催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种蜂窝陶瓷刻蚀负载型催化剂及其制备方法和在催化臭氧氧化水处理中的应用。所述制备方法包括步骤：(1)蜂窝陶瓷的预处理：将蜂窝陶瓷用水冲洗干净后干燥，然后在0.2～5mol/L硝酸溶液中浸渍1～2h，取出烘干，300～750℃煅烧1～5h，得到经过预处理的蜂窝陶瓷；(2)蜂窝陶瓷刻蚀：将经过预处理的蜂窝陶瓷投入氟化物溶液中腐蚀1～7h，取出后用碱溶液或水洗涤至中性，然后干燥，300～750℃煅烧1～5h，得到刻蚀的蜂窝陶瓷；氟化物溶液中氟化物的浓度为0.1～5mol/L，氟化物为氟化铵、氟化钠、氟化钾中的一种或多种；(3)活性组分负载将刻蚀的蜂窝陶瓷浸渍于活性组分的硝酸盐溶液中，取出干燥、煅烧得到蜂窝陶瓷刻蚀负载型催化剂。

技术领域

本发明涉及水污染控制与水处理技术领域，具体涉及一种蜂窝陶瓷刻蚀负载型催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着污水排放标准、饮用水标准的提高以及水资源的日趋紧张，对水中有机污染物的处理有越来越高的要求，传统的一些水和污水处理工艺难以满足要求。有机污染物，包括数量广泛的有机化学品，也包括自然界产生的有机物，例如，头孢氨苄、辛基酚、双酚A、磷酸三氯乙酯、草铵膦、草甘膦、微囊藻素等。这些有机物中，有些对人类和生物有毒性，有些威胁公共卫生安全，有些污染了水体，通常是水深度处理的重要对象。常用的水深度技术主要有吸附法、膜分离法和高级氧化法等。其中高级氧化法是指在声、光、电、催化剂等条件激发下，氧化剂分解产生强氧化性自由基，例如羟基自由基(·OH)、超氧自由基(O₂^-)、过氧化氢自由基(HO₂^-)等，通过自由基反应来氧化有机污染物，其特点为反应速率快、氧化能力强和适用范围广等，能够快速降解和矿化有机污染物。

目前研究较多的高级氧化法主要包括超声氧化法、光催化氧化法及臭氧氧化法等。其中催化臭氧氧化技术就是在催化剂的帮助下增强臭氧氧化作用，达到降解和去除溶解态有机污染物的目的。寻求促进臭氧-水体系中形成更多强氧化性自由基的高效催化剂，是应用和发展催化臭氧氧化技术的关键。固态催化剂可多次利用，从而降低催化臭氧氧化处理水与污水的成本。传统的催化剂及载体有活性炭、分子筛、氧化铝及负载其上的活性组分，这些活性组分通常为金属及其氧化物。活性组分的种类对催化剂的催化活性有着重要影响，S.Imamura等人(Imamura S,Ikebata M,Ito T.Decomposition of ozone on asilver catalyst[J].IndustrialEngineering Chemistry Research,1991,30(1):217-221.)在早期的研究中提出相同体积的金属氧化物催化臭氧分解的能力顺序为：Ag₂ONiOFe₂O₃Co₃O₄CeO₂MnO₃CuOPb₂O₃Bi₂O₃SnO₂MnO₃V₂O₅SiO₂。Dhandapani和Oyama(Dhandapani B,Oyama S T.Gas phase ozone decomposition catalysts[J].AppliedCatalysis B:Environmental,1997,11(2):129-166.)将金属氧化物负载到活性氧化铝上得到常见金属氧化物催化臭氧分解的能力顺序为：MnO₂Co₃O₄NiOFe₂O₃Ag₂OCr₂O₃CeO₂V₂O₅CuOMoO₃。Jianjun Lin和Akimasa Kawai(Lin J,Kawai A,Nakajima T.Effectivecatalysts for decomposition of aqueous ozone[J].Applied Catalysis B:Environmental,2002,39(2):157-165.)在活性氧化铝上负载不同金属，发现Pt、Pd的催化性能最好。