[发明专利]一种高效催化臭氧氧化水中有机污染物的催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于催化臭氧氧化的催化剂的研制方法，具体指一种中孔二氧化锆负载纳米氧化锰催化剂的制备方法及催化臭氧化水中有机污染物的研究。

背景技术

臭氧由于其强氧化性和消毒能力，近年来在水处理领域受到了广泛的关注。虽然臭氧能氧化水中许多难降解有机物，但是也有一些不足之处，这些限制了臭氧在实际水处理技术中的应用，如：臭氧在水中的溶解度低并且易于分解，和与有机物的反应选择性差，且不易将有机物彻底分解为CO₂和H₂O。单纯臭氧化对臭氧的利用率和有机污染物的降解效率都比较低，因此需要通过催化方法来提高臭氧的氧化能力。

多相催化臭氧化技术是一种新兴的高级氧化技术，其克服了单独臭氧氧化的许多不足之处，通过催化臭氧分解产生氧化性更强的羟基自由基，可以降解水中难以单独臭氧氧化的有机污染物并将其完全矿化去除。同均相催化臭氧化相比，多相催化剂具有不容易流失，、不引入二次污染、可再生重复使用等优点，具有更好的应用前景。

多相催化臭氧化工艺中目前所用的催化剂主要是金属氧化物(MnO₂、TiO₂、Al₂O₃等)和负载在载体上的金属或金属氧化物(Cu/Al₂O₃、Ru/CeO₂、V-O/硅胶和TiO₂/Al₂O₃、Co₃O₄/Al₂O₃等)，其催化活性取决于催化剂的粒径和形态，催化剂的粒径越小其活性越好。这些催化剂一般在酸性条件下具有较好的催化效果，但金属溶出现象严重，而在pH中性条件下往往效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于制备一种具备优异的催化臭氧氧化活性，且稳定性好的催化剂，能够有效矿化去除水中的有机污染物。

为实现上述目的，本发明选用乙酸锰作为前驱体，中孔氧化锆为载体，通过等体积浸渍和水洗的方法将纳米氧化锰高度分散到载体的孔道和表面上，制备了MnO_X/ZrO₂催化剂。同单独臭氧氧化相比，该催化剂显示了很高的臭氧催化活性，能够完全无机矿化2，4-二氯苯氧乙酸，而且性质稳定，金属溶出很少，在中性条件下也有很好的活性，很有希望应用于实际水处理领域。

具体的说，本发明的制备方法如下：

催化剂的制备采用等体积浸渍法，将一定量的乙酸锰加入到去离子水中，然后向溶液中加入一定量的中孔氧化锆，使MnO_X/ZrO₂中Mn(以MnO₂计算)百分含量为1—15wt％，在室温下浸渍0.5-6小时，得到的体系在烘箱100-140℃干燥1-6小时，然后用去离子水洗涤，再用100-140℃干燥1-6小时，最后将所得粉体在300-500℃下煅烧2-6小时，得到MnOx/ZrO₂样品。

附图说明

图1为本发明制备的MnO_X/ZrO₂样品催化臭氧氧化降解有机污染物TOC随时间的变化曲线图。

图2为本发明制备的MnO_X/ZrO₂样品催化臭氧氧化降解不同浓度有机污染物TOC随时间的变化曲线图。

具体实施方式

通过下面给出的实施例和应用例，可以看出本发明的技术特征和优点。

1、MnO_X/ZrO₂催化剂的结构特性