[发明专利]一种负载型金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化臭氧氧化催化剂，具体涉及一种负载型金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法，是指以普通陶瓷滤球为载体，以氧化镍为活性组分的负载型催化剂的制备方法。

背景技术

随着我国工农业的迅速发展，各种化学物质的生产和使用日益增多，大量含有难降解有毒有害有机物的废水被排入水体，造成天然水体污染的加剧，严重威胁到居民的健康，并且制约了经济、社会和科技的发展。

对于水中具有高化学稳定性、有毒难生物降解的有机污染物，通常采用氧化技术处理。臭氧是一种极强氧化剂（氧化还原电位2.07V），其氧化能力仅次于氟,具有氧化能力强、反应速度快、不产生二次污染等优点，是理想的绿色氧化剂。目前，单独臭氧氧化工艺已被广泛应用于给水和污水处理过程中，但还存在很多问题：

(1) 臭氧在水中不稳定，传质效率低，导致臭氧的实际利用率不高，增加了处理成本；

(2) 臭氧氧化选择性高，对某些有机污染物的反应速率低，去除率低，矿化度低；

(3) 在单独臭氧氧化过程中，某些有机物能被氧化成羧酸、酮、醛类等小分子物质，生成的小分子物质在后续工艺中易形成一些有毒有害的副产物。

针对臭氧氧化工艺的这些缺陷与不足，近年来臭氧技术的应用有了很大的改进，主要可归结为两类：第一，臭氧与其他常规水处理单元相结合（如臭氧与絮凝联用、臭氧与生物技术联用、臭氧与膜技术联用等）；第二，臭氧处理单元自身的改进，主要是指将臭氧氧化与其他的一些化学氧化技术联用，促进臭氧在水中的溶解与分解，提高氧化工艺的处理效率，主要有H₂O₂∕O₃、UV∕O₃、金属催化臭氧氧化技术等。

催化臭氧氧化是利用臭氧在催化剂作用下产生更多的有强氧化能力的中间产物（如·OH）氧化分解水中有机污染物，这些中间产物氧化能力极强，反应无选择性，能快速氧化分解臭氧无法氧化的高稳定性、难降解的有机物，该技术是近年来发展起来的新型臭氧氧化方法，属于第二种改进方法。依据催化剂形态不同，催化臭氧氧化主要分为两类：均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化。

均相催化臭氧氧化具有较好的催化效率，但主要存在两个缺点。第一，催化剂在反应中易损失，回收难度大，重复利用率低，处理成本高；第二，被处理水中引入金属离子，不仅增加了后续处理的难度，增加了处理成本，而且对出水的安全性造成隐患，不宜在饮用水处理中应用，限制了该技术的使用范围。

非均相催化臭氧氧化是使用固态金属、金属氧化物或负载在载体上的金属或金属氧化物作为催化剂的催化臭氧氧化技术，能用来催化臭氧分解的金属氧化物主要是一些典型的过渡金属氧化物（如NiO、MnO₂、CuO、TiO₂、Fe₂O₃等）。与均相催化臭氧氧化技术相比，非均相催化臭氧氧化不但可以有效提高臭氧的氧化效率，提高有机污染物的去除率，并且催化剂具有方便回收、可重复利用、制备工艺简单、生产成本低、使用中易于操作和维护等优势，是一种非常有应用前景的降解污染物的氧化技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种负载型金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法，该方法制备出的催化剂催化活性高，制备方法简单，成本低。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种负载型金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

(1) 选取粒径约为3.0mm的陶瓷滤球作为载体，用去离子水清洗2～5次，将洗涤过的陶瓷滤球用稀盐酸浸泡24h，再用去离子水洗至出水中性后烘干，得到预处理后的陶瓷滤球；

(2) 将预处理后的陶瓷滤球在浓度为0.1～1.0mol/L硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O）溶液中浸渍，浸渍24h后将得到的浸渍物干燥，得到浸渍干燥后的陶瓷滤球；

(3) 将浸渍干燥后的陶瓷滤球在马弗炉中500℃下焙烧5h，得到焙烧物；

(4) 焙烧物用去离子水洗涤2～5遍后烘干，得到负载型金属氧化物臭氧催化氧化催化剂。

本发明所使用陶瓷滤球为市场购买，为灰黑色球状颗粒，直径约为3.0mm，堆积密度小于1.3，抗压强度大于50。

本发明所用镍盐为六水合硝酸镍，分析纯。

本发明制得的陶瓷滤球负载氧化镍的外观为深褐色球体。

本发明的有益效果是：