[发明专利]金属掺杂羟基氧化物催化剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属掺杂催化剂，特别涉及一种促进臭氧分解并提高其氧化能力的金属 掺杂羟基氧化物催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

金属掺杂羟基氧化物催化剂是一种混合物，目前尚未有金属掺杂羟基氧化物催化剂制备 方法或应用的报道。

污水中对于一些特殊水质(如：含油、含难降解有机物)的废水，特别是电厂含油废水 是原油泄漏或事故火灾过程中产生的一类废水，这类废水容易影响常见水质稳定剂的功能， 生物降解性差，并具有致癌、致畸、致突变等潜在毒性。目前国内处理含油废水常用的方法 有混凝、吸附等物理化学方法，但此类废水处理系统复杂，分离效率不高，且不能彻底的将 油成分分解去除。因此，研究高效的含油废水处理方法成为一大研究热点。

目前传统的污水处理工艺并不能取得良好的处理效果，臭氧在给水、污水和自来水消毒 等技术领域已获得广泛应用。由于它的氧化性很强，对有机物的氧化和脱色效果很好，又不 产生二次污染，而且还能提高水中的溶解氧，为后续生物氧化工艺创造有力的条件。但采用 单独臭氧化技术时，受臭氧氧化能力和传质效率的影响，臭氧的利用率很低，因此对有机污 染物的降解效率也比较低。多相催化臭氧化由于其低成本和易操作，被认为是一种具有广阔 应用前景的水处理工艺，但该工艺的主要局限是催化剂的催化活性、稳定性等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属掺杂羟基氧化物催化剂，该种催化剂具有高催化臭氧氧化 除污染活性、高稳定性等优点。

本发明的另一目的是提供该种催化剂的制备方法及其应用。

本发明采取的技术方案为：

一种金属掺杂羟基氧化物催化剂，其特征是，它为铁铝氧化物、铁铝氢氧化物和铁铝羟 基氧化物的混合物，其中所含的铁元素与铝元素的摩尔比为1∶3～3∶1，它由可溶性三价铁 盐、可溶性三价铝盐按铁离子与铝离子摩尔比为1∶3～3∶1配制成混合水溶液，再由混合水溶 液与碱溶液按金属离子与OH^-的摩尔比为1∶3～4混合，均匀沉淀反应，然后在保温箱内活化 制得。

所述的金属掺杂羟基氧化物催化剂，所含的铁元素与铝元素的摩尔比优选为1∶2～2∶1， 最优选1∶1。

一种金属掺杂羟基氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)配制铁离子与铝离子的摩尔比为1∶3～3∶1的可溶性三价铁盐和可溶性三价铝盐的 混合水溶液，再配制0.25～2.0mol/L的碱溶液；

(2)在100～150rpm速度搅拌条件下，将碱溶液逐滴加入可溶性三价铁盐、可溶性三价 铝盐的混合水溶液中，均匀沉淀；

(3)沉淀完全后，调节混合液的pH＝9～11，静置2～5h后，放入保温箱内活化12～20h， 活化温度为50～80℃；

(3)将经活化处理后的混合液过滤，得到的沉淀物用超纯水将其中的无机离子洗净并在 干燥箱30～100℃烘干或自然风干。

步骤(1)中所述的可溶性三价铁盐为FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃或FePO₄，在混合溶 液中的浓度为0.2～1.5mol/L，所述的可溶性三价铝盐为AlCl₃、Al₂(SO₄)₃、Al(NO₃)₃或AlPO₄， 在混合溶液中的浓度为0.2～1.5mol/L，所述的铁离子与铝离子的摩尔比优选1∶1，所述的碱 性溶液为NaOH或KOH水溶液。

步骤(2)中碱性溶液的滴加速度为1～2滴/s，可溶性三价铁盐、可溶性三价铝盐混合 水溶液中金属离子与碱性溶液中OH^-的摩尔比为1∶3～4。

步骤(2)中可溶性三价铁盐、可溶性三价铝盐混合水溶液中金属离子与碱性溶液中OH^-的摩尔比优选为1∶3.5。

所述的金属掺杂羟基氧化物催化剂在催化臭氧氧化处理含有机物废水中的应用。