[发明专利]一种负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用，由以下原料制得，催化剂载体、粘结剂及活性组份，催化剂载体与粘结剂的质量比为1:(0.01‑0.2)，催化剂载体与活性组分的质量比为（70‑99.8）:1；所述活性组份由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂与助催化剂的质量比为（1‑5）:1。本发明通过将主催化剂与助催化剂协同作为催化活性组分，可显著提高臭氧转化为羟基自由基的效率，显著促进难降解污染物的矿化程度，使得臭氧法处理高浓度有机废水的成本得到了降低。该方法制得的催化剂具备理想催化活性、粒径、形状、孔结构、稳定性以及机械强度，提高臭氧的传质效率，从而提高了污染物和臭氧的反应接触面积和反应效率。

技术领域

本发明涉及水处理用催化剂技术领域，特别涉及一种负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着全球水污染问题的日益严重，其防治同样愈发受到重视，废水在排放前必须进行深度处理以达到排放标准，臭氧氧化水处理技术由于其操作简单、清洁、不产生污泥等优点，近年来逐渐成为废水深度处理的重要工艺之一。实现高效臭氧氧化水处理的一类策略是通过臭氧氧化催化剂，将臭氧转化为更多的反应活性更高、氧化能力更强的羟基自由基，进而实现污染物的高效降解和矿化。因此，高效臭氧氧化催化剂的研制十分必要。非均相臭氧氧化催化剂可有效避免均相催化的二次污染的问题，因而成为臭氧氧化催化技术的研究开发热点。

由于常规臭氧催化剂的制备方法存在活性金属易流失、制备原料利用率低、制备过程繁琐等问题。因此，开发通用的原材料和新的绿色经济制备方法，以及同时具备理想催化活性、粒径、形状、孔结构、稳定性、机械强度的金属氧化物臭氧氧化催化剂，对于推动臭氧氧化催化技术在水处理中的实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，采用助催化剂协同主催化剂为催化活性组分制备通用的负载型臭氧催化剂。

本发明所要解决的另一技术问题是针对现有技术的不足，提供一种设计合理，上述负载型臭氧催化剂的制备方法。该方法克服了常规臭氧催化剂的制备方法存在活性金属易流失、制备原料利用率低、制备过程繁琐等问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种负载型臭氧催化剂，其特点是，该臭氧催化剂采用以下原料制得，催化剂载体、粘结剂及活性组份，催化剂载体与粘结剂的质量比为1:(0.01-0.2)，催化剂载体与活性组分的质量比为（70-99.8）: 1；所述活性组份由主催化剂和助催化剂组成，主催化剂与助催化剂的质量比为（1-5）:1；

所述的主催化剂为锰、铁、钴、钛、镍、镁、锌、铜、钒、锂、钡、钨、硅、钙中的任意一种或几种的金属元素的氧化物的组合；所述的助催化剂为钪、铬、钼、铈、锡、锆、钌、铑、钯、镧、铈、铂中的任意一种或几种的金属元素的氧化物的组合。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述的催化剂载体选用氧化硅、活性炭、硅酸铝、硅藻土、浮石、碳气凝胶、膨润土、生物炭、陶瓷球、树脂、海砂、蛭石、硅灰石、海泡石、硅胶、膨胀珍珠岩、石棉、堇青石、沸石中的一种或几种。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述的粘结剂选用甲基纤维素、凹凸棒土、高岭土、活性白土、偏硅酸钠、海藻酸钠、壳聚糖、磷酸钙、高锰酸钾、淀粉、聚乙二醇、硅溶胶、田菁胶、液体石蜡、聚四氟乙烯、氧化铝溶胶、拟薄水铝石、聚乙烯醇中的一种或几种。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述的酸溶液选用盐酸、硝酸、柠檬酸、氢氟酸、硫酸、磷酸、氨基磺酸、铬酸、羟基乙酸、乙二胺四乙酸中的一种或几种；

所述的碱溶液选用氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠中的一种或几种。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下技术方案实现，所述主催化剂优选锰、钴、镁中任意一种氧化物；助催化剂优选镧、铈、铬中任意一种氧化物。