[发明专利]一种用于臭氧催化氧化的陶粒催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及臭氧催化氧化催化剂，具体涉及一种用于臭氧催化氧化的陶粒催化剂的制备方法。应用该陶粒催化剂可提高臭氧对废水中有机物的氧化效率，从而高效的处理废水、被污染水源水，特别是含难生物降解有机物的废水。

背景技术

臭氧具有极强的氧化性能，其氧化能力仅次于氟，高于氯和高锰酸钾。基于臭氧的强氧化性，且在水中可短时间内自行分解，没有二次污染，是理想的水处理用绿色氧化药剂。

目前，臭氧技术在水处理领域中的许多方面得到了应用。臭氧不仅具有很强的消毒杀菌作用，还可以氧化去除水中的微污染有机物质，这些微污染物往往是难以生物降解的，并且臭氧氧化较为彻底，较少产生副产物。而在传统水处理工艺中使用氯气或次氯酸钠作为消毒剂和氧化剂时，会产生一些有毒有害的消毒副产物，如三氯甲烷等有机卤代物，许多研究报告证明有机卤代物具有致癌、致畸、致突变的作用。

采用臭氧氧化技术效果的好坏关键是臭氧的氧化能力和臭氧的使用量。传统的臭氧氧化技术对臭氧的利用率较低，从而对难降解有机物去除率较低。因此，对臭氧进行催化，提高臭氧的氧化利用率，使其氧化能力得到提高是目前研究的热点。目前文献报导的臭氧催化剂是以均相为主，即催化剂配成溶液，加入废水中，然后通入臭氧进行催化反应，催化剂是以离子态的形式存在。这种液体催化剂虽然可以提高臭氧的氧化能力，但存在催化剂无法重复使用，易造成二次污染，增加后续处理的难度等缺点。而能制做一种固体的催化剂，使其对废水中的臭氧的氧化作用有较好的催化作用，在水处理的过程中，这些固体催化剂一直保留在臭氧催化反应器内起催化氧化作用，不需要后续的分离措施，将有其实际应用价值。

目前非均相的臭氧催化剂的制备，所采用的方法为，将具有催化活性的金属硝酸盐或硫酸盐一种或几种按一定比例复合溶于水中，然后加入载体，投加碱性物质，使这些金属盐类形成氢氧化物沉淀。然后搅拌混合，洗涤过滤载体，最后烘烧制备，由于该类制备方法是将催化剂附着在载体表面，制备过程中存在大量的反应副产物，同时大量无法附着在载体表面的催化剂需要通过洗涤去掉，造成较大的浪费。另外，由于催化剂是通过烘烤附着在载体表面，因此其附着强度较差，多次使用后催化剂的流失率较大，且由于该类生产方法步骤繁琐，较难实现大规模的工业化生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，通过在陶粒生产过程中加入具有催化活性的固体组分作为其生产原料，制备臭氧催化氧化用的陶粒催化剂，以提高臭氧氧化能力，并提高去除水中难降解有机物能力，降低臭氧氧化水处理的运行成本。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种用于臭氧催化氧化的陶粒催化剂的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)备料及陶粒原料核的制备：将粉煤灰、高岭土和膨化剂作为陶粒生产原料备用，并将部分陶粒生产原料通过糖衣制备机制备粒径为1-1.5mm的陶粒原料核；所述的膨化剂为铝硅酸镁；

(2)催化剂对陶粒原料核的包覆：将MnO、MnO₂、TiO₂、CoO、Co₃O₄、Fe₂O₃、Fe₄O₃和FeO中一种或多种复合的催化剂活性成分粉碎成粒径为0.1-1mm，与步骤(1)的陶粒生产原料混合，并将混合物负载在陶粒原料核上，生成3-4mm的包覆催化剂的陶粒；所述催化剂活性成分占总生产陶粒原料的重量为5％-30％；

(3)烧结：将步骤(2)包覆催化剂的陶粒在1000-1200℃烧结，制得用于臭氧催化氧化的陶粒催化剂。

为进一步实现本发明的目的，所述的陶粒生产原料的粒径为1-3mm。所述的催化剂活性成分的粒径为1-2mm所述的催化剂活性成分为MnO、MnO2、TiO2、CoO或Co3O4中的一种或多种。所述的烧结温度为1100-1200℃。以重量百分比计，所述的粉煤灰、高岭土和膨化剂各占陶粒生产原料的比例为：45～60％，25～40％，15～20％。

粉煤灰、高岭土、膨化剂是常用的陶粒生产原料。