[发明专利]一种用单原子催化剂催化臭氧氧化处理污水的方法

说明书

本发明公开了一种用单原子催化剂催化臭氧氧化处理污水的方法，将过渡金属以单原子形式负载于载体上，制备单原子催化剂，再将单原子催化剂涂覆在碳化硅蜂窝陶瓷板上，涂覆后的碳化硅蜂窝陶瓷板应用于臭氧氧化污水处理设备上，进行污水处理；单原子催化剂拥有大量的金属单原子活性位点，其电子不饱和效应可高效催化臭氧分解成更高级氧化剂‑‑羟基自由基，且羟基自由基氧化选择性比臭氧小，能降解更多污染物，大大提升臭氧氧化能力；所述的过渡金属为银、铜、铁、锰中的一种或任意几种；所述的载体为改性多孔活性纳米碳。本发明基于全新的单原子技术，具有操作简单、催化剂不易失活、催化能力强等优点，在污水处理方面具有良好的效果。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，具体涉及一种用单原子催化剂催 化臭氧氧化处理污水的方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，人们对于生活的质量越来越重视，而 水体质量在人们生活中占有重要地位，因此对于污水的处理成为了重 中之重。臭氧高级氧化是新兴的一种有效的处理污水的方式，在污水 除臭、消毒、脱色、去除有机物和COD等方面有很好的效果。臭氧 高级氧化降解有机物快，反应条件温和，且不产生二次污染，在水处 理方面应用广泛。发展好臭氧高级氧化处理污水技术，有利于水环境 的治理与保护。

目前，市场上也有很多臭氧催化剂产品的诞生，但是大多数产品 都存在有以下方面的问题：(1)催化活性低，催化臭氧分解有机物 的能力有限；(2)使用寿命低，很多臭氧催化剂重复利用率不高， 有的甚至使用几天后便需要更换催化剂才能继续催化臭氧分解有机 物；(3)催化剂易脱离，目前催化剂制备的方法主要是用多孔活性 纳米碳作为载体在金属盐中用浸渍法负载至载体表面，这样的催化剂 吸附能力不高，易脱落，导致使用时间长之后，催化剂不再有催化作 用。

因此如何制备一种催化活性高、使用寿命长、吸附性能强的臭氧 催化剂是一众科研工作者的发展方向。

相对于纳米尺度而言，单原子技术使金属呈原子级分散，每个金 属原子的特性能够被淋漓尽致的体现出来，且金属原子的利用率达到 了100％，实现了完全化的“原子经济”。单原子技术在实现功能金 属材料特性突破，合理利用金属资源和实现原子经济方面具有巨大的 潜力。单原子催化剂因其容易制备、催化活性高、本身不消耗对环境 友好等特点，正在被广泛关注。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用单原子催化剂催化臭氧氧化处理 污水的方法，具有操作简单、催化剂不易失活、催化能力强等优点， 在污水处理方面具有良好的效果。

为了实现这一目的，本发明采用的技术方案为：

一种用单原子催化剂催化臭氧氧化处理污水的方法，将过渡金属 以单原子形式负载于载体上，制备单原子催化剂，再将单原子催化剂 涂覆在碳化硅蜂窝陶瓷板上，涂覆后的碳化硅蜂窝陶瓷板应用于臭氧 氧化污水处理设备上，进行污水处理；所述的过渡金属为银、铜、铁、 锰中的一种或任意几种；所述的载体为改性多孔活性纳米碳。

优选地，所述的过渡金属与载体的摩尔比为1:50～1:200。

优选地，所述的改性多孔活性纳米碳的改性方法为：将多孔活性 纳米碳加入硫酸溶液中，搅拌回流，然后洗涤至中性，干燥，即得改 性多孔活性纳米碳。

优选地，所述的搅拌回流的温度为80～90℃。

优选地，所述的搅拌回流时间为3～5h。

优选地，所述的干燥方法为：在烘箱中75～85℃下烘2～3h。

优选地，所述的单原子催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属盐溶解于溶剂中，得溶解液；

(2)将改性多孔活性纳米碳加入到上述溶解液中，升温搅拌 20～40min；加入碳酸钠水溶液，共沉淀下继续搅拌10～14h，得混合 液，去掉混合液中的大部分溶剂，得粗产物；