[发明专利]二氧化钛基催化剂载体的制造方法

说明书

本发明涉及一种二氧化钛基催化剂载体，特别是一种可用于制造降解高浓度有毒有机废水的催化剂载体的制造方法。

用化学催化的方法降解高浓度有毒有机废水，是目前环保科技发展的一个新领域。用锐钛型纳米二氧化钛光催化降解溶液中有机物的报道较为普遍，但该工艺要求的催化剂载体在化学稳定性、热稳定性、抗压强度、比表面积、与活性金属的协同催化活性方面要有较好的平衡。常规的工业催化剂载体不能达到该工艺的要求。由于动力学的原因产生工艺规模与处理速度的矛盾，使光催化降解有机废水的工艺很难实现工业化应用。

二氧化钛(TiO₂)具有良好的化学稳定性和热稳定性，而且功函小于金属，由它作载体构成的负载型催化剂，会出现电子由载体向金属的流动，增强了二氧化钛与活性金属协同催化活性。中国专利文献CN1149261A、CN1212992A公布了以二氧化钛为基质制作催化剂载体的方法；文献CN1154271A、CN12111200A、CN1178483A公布了制作含二氧化钛的催化剂的方法。以上文献所述的催化剂主要用于化学合成工业，特别是用于石油、天燃气、煤化工。

本发明的二氧化钛基催化剂载体颗粒的制作方法不同于以上文献所述方法，且主要应用于降解高浓度有毒有机废水。

本发明提出一种二氧化钛基催化剂载体的制造方法，所选主要原料为硫酸法钛白生产的中间产品湿偏钛酸，该原料廉价易得，制造工艺简单。

本发明的二氧化钛基催化剂载体颗粒的制作方法是：采用硫酸法钛白粉生产的中间产物湿偏钛酸为主要原料，经干燥、粉碎制成偏钛酸干粉，加入造孔剂混和、粘合剂进行捏和；挤压、整形成圆形颗粒；颗粒经烘干、热处理制得载体颗粒。具体以偏钛酸干粉重量计，分别按5～15％比例混入造孔剂、按100克偏钛酸干粉加50～70ml的比例加入粘接剂，制成要求的型材，该型材干燥至恒重，在800～950℃、经30～60分钟煅烧，生成表面积4～20m²/克，抗压强度80～150N/颗的颗粒产品。

上述造孔剂为碳粉、淀粉或碳酸盐；粘接剂为硫酸法钛白粉生产的中间产品硫酸氧钛溶液，其中二氧化钛TiO₂为150～200g/L。

云南大学采用本发明提供的二氧化钛催化剂载体颗粒，进行活性金属共浸处理后用于催化降解高浓度有毒有机废水，在温度200～300℃、压力50～100Kg/cm²条件下，催化降解高浓度有机废水的化学动力学速度得到很大的提高，使光催化降解有机废水工艺的工业化应用成为可能，对该工艺的工业化应用研究在国内尚属首家，结果见表一、二，使有机废水的CODcr降解率达99％以上。

实施例一：

将硫酸法钛白粉生产的中间产物偏钛酸110℃烘干、粉碎至＜0.15mm；取100克偏钛酸干粉、5克淀粉、5克碳粉混合均匀，加入65毫升硫酸法钛白粉生产的中间产物硫酸氧钛溶液(TiO₂ 150～200g/L)进行捏和；然后挤压、整形成直径约5毫米的圆形颗粒，经过100℃烘干，缓慢升温至850℃热处理30分钟制得本发明的催化剂载体颗粒。该颗粒的抗压强度110N/颗、比表面积15m²/g。

实施例二：

将硫酸法钛白粉生产的中间产物偏钛酸110℃烘干、粉碎至＜0.15mm；取100克偏钛酸干粉、5克淀粉、5克碳粉混合均匀，加入65毫升硫酸法钛白粉生产的中间产物硫酸氧钛溶液(TiO₂ 150～200g/L)进行捏和；然后挤压、整形成直径约5毫米的圆形颗粒，经过100℃烘干，缓慢升温至800℃热处理30分钟制得本发明的催化剂载体颗粒。该颗粒的抗压强度70N/颗、比表面积20m²/g。

实施例三：

将硫酸法钛白粉生产的中间产物偏钛酸110℃烘干、粉碎至＜0.15mm；取100克偏钛酸干粉、5克淀粉、5克碳粉混合均匀，加入65毫升硫酸法钛白粉生产的中间产物硫酸氧钛溶液(TiO₂ 150～200g/L)进行捏和；然后挤压、整形成直径约5毫米的圆形颗粒，经过100℃烘干，缓慢升温至900℃热处理30分钟制得本发明的催化剂载体颗粒。该颗粒的抗压强度150N/颗、比表面积5.5m²/g。

实施例四：

云南大学采用实施例一方法制得的颗粒，经共浸活性金属处理后，在200升/日CWOSTU小试装置中处理高浓度有机废水，效果见表一、表二。

表一    

  水样 反应时间  O2  pH  CODcr  氨氮 排气量  ％  mg/L  mg/L  L/h 进口原水  0  8.5  12676.4  3424.4  R-1出口  15 10.7  3.5  15.95  ND  600  去出率  99.87％  100％  R-2出口  30 9.8  3.2  12.53  2.8  570  去出率  99.90％  99.92％实验条件：90Kg/cm²、270℃、进水量：4L/h表二  水样 反应时间  O2  pH  CODcr  氨氮 排气量  ％  mg/L  mg/L  L/h  进口原水  0  8.5  10737  3757.6  R-1出口水  15  13.7  4.6  2624.8  98.0  581.0  去出率  75.6％  97.4％  R-2出口水  30  12.3  5.4  23.86  ND  577.2  去出率  99.8％  100％实验条件：70Kg/cm²、250℃、进水量：4L/h