[发明专利]一种MgO/HC固体碱催化剂及其催化臭氧处理废水的用途及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体碱催化剂，具体涉及到一种MgO/HC固体碱催化剂及其催化臭氧处理废水的用途和处理方法。

背景技术

臭氧是目前被广泛应用的氧化剂之一，臭氧处理难降解有机物时，能使多环芳烃、杂环化合物和有机合成高分子化合物中的环状物部分开环或长链分子部分断裂，使大分子物质变成小分子物质，生成了易于降解的物质(如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸类有机小分子)，从而提高了废水的可生化性。但是，臭氧处理难降解有机物时，生成的易于生化降解的物质：如一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸类有机小分子导致水体酸化。大量实验已证明间接的·OH氧化有机物速率是O₃直接氧化有机物的10⁹倍。臭氧在酸性环境下(pH<4)直接反应占主导，在碱性环境下(pH>10)间接反应占主导；在中性环境下(pH＝7)这两种途径都很重要。由于臭氧处于碱性环境的氧化速率远远大于酸性环境，于是，针对臭氧化导致水体严重酸化，臭氧化效率显著下降的问题，采用了MgO/HC固体碱催化剂提高臭氧化效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是制备了一种固体碱催化剂，并将其用于催化O₃的氧化效能。传统的MgO固体碱催化剂成粉末状，不利于回收。本发明将氧化镁负载在蜂窝陶瓷上，不仅仅因为蜂窝陶瓷可回收利用，而且蜂窝陶瓷具有较高的几何面积，极好的耐热性，耐酸碱性和耐磨性；将MgO/HC固体碱催化剂用于催化臭氧化处理中性废水中有机物，发现过程中pH升高，对pH具有较好的缓冲作用。

说明：本发明所有文件中的固体碱MgO/HC催化剂中的HC即为蜂窝陶瓷载体的英文简称。

该发明包括如下内容：

一种固体碱催化剂，所述的固体碱催化剂为MgO/HC，以蜂窝陶瓷作为载体的MgO固体碱催化剂。

一种固体碱MgO/HC催化剂的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

步骤一、将蜂窝陶瓷载体超声清洗，再放置马弗炉中焙烧进行除杂质；

步骤二、接着将上述载体置于烧杯中，加入Mg(NO₃)₂溶液，浸渍并超声；

步骤三、静置浸渍，之后将其放入烘箱干燥；

步骤四、将上述干燥后的物质放入马弗炉进行煅烧，取出并置于干燥器中备用。

一种固体碱MgO/HC催化剂的优选制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：

步骤一、将蜂窝陶瓷载体超声清洗1h，再放置马弗炉600℃中焙烧4h进行除杂质；

步骤二、接着将上述载体置于烧杯中，加入0.7mol/L的Mg(NO₃)₂溶液，浸渍并超声1h；

步骤三、静置浸渍8h，之后将其放入烘箱110℃干燥8h；

步骤四、将上述干燥后的物质放入马弗炉600℃进行煅烧4h，取出并置于干燥器中备用。

一种将固体碱MgO/HC催化剂用于催化臭氧氧化水中的乙酸的用途，在催化臭氧化体系中去除水中乙酸、或者中性废水中的有机物。

一种将固体碱MgO/HC催化剂用于催化臭氧氧化水中的乙酸的方法，将含有乙酸水溶液pH调至7.5，加入MgO/HC固体碱催化剂，加入的催化剂质量占溶液质量的2～5％，通入臭氧降解乙酸。

为了说明该催化臭氧体系的适用广谱性，我们利用该体系对中性废水中的有机物进行降解。取500mL废水，加入固体碱催化剂40.0g/L，然后加入到臭氧反应器中，并且通入臭氧。

臭氧投加量为47.6mg/min。实验开始，反应60min后取样检测。

作为对比效果，在相同的实验条件下，同时做了单独臭氧去除实际中性废水实验；实验结果显示，加了固体碱催化剂的臭氧系统氧化效果远远高于没有添加固体碱催化剂的氧化系统。

通过一系列表征分析得出：①MgO/HC中的Mg含量为8.83％高于HC(7.45％)；②MgO/HC的比表面积0.5446m²/g高于HC(0.1292)；③MgO/HC的总孔体积0.1251cm³/g高于HC(0.0297)。再结合XRD、SEM图进一步说明通过下列过量浸渍法MgO成功负载于蜂窝陶瓷表面。

本发明涉及所述的MgO/HC固体碱催化剂在催化臭氧氧化去除乙酸及实际废水中的应用；采用本发明催化剂，可提高乙酸的去除率。