[发明专利]一种高效球形颗粒臭氧氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明专利公开一种高效球形颗粒臭氧氧化催化剂及其制备方法，它以氧化铁粉末为主要基材原料，以二氧化钛、纳米二氧化铈为催化活性剂，以煤粉、硼砂为粘合剂组成。现将各组分研磨过200目筛，再按重量比氧化铁60～66％：二氧化钛18～22％：纳米二氧化铈1.0～3.0％：煤粉8～12％：硼砂4～6％比例充分混合均匀，制成4～6mm直径的小球，干燥脱水后在900～1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。该催化剂在多种难降解废水臭氧氧化工艺中作为固定床催化剂，能显著提高臭氧氧化效率，使废水COD去除率提高60％以上，并提高废水的可生化性，出水BOD/COD值从0.1提高至0.35以上。

技术领域：

本发明涉及一种废水臭氧氧化净化处理的催化剂，属于环保工程中一种新材料，主要涉及一种催化臭氧氧化催化剂及其制备方法。

技术背景：

臭氧氧化能力强，可以用于难处理生产废水净化氧化工艺，去除废水COD，分解难生化大分子有机污染物，提高废水的可生化性，但臭氧在水中溶解度极低，与水中污染物反应效率低，臭氧利用率也很低。传统的臭氧催化氧化是将催化剂配制成一定浓度的溶液投加到废水中，以提高臭氧氧化反应效率。由于参加反应后的催化剂随废水溶液流失，回收困难，药剂费用高，催化剂进入后段处理单元会增加后续处理单元负担，有的甚至产生二次污染。因此研制新型高效固体颗粒催化剂，减少催化剂流失，提高臭氧利用率和COD去除率，降低催化剂费用，在技术领域得到了前所未有的重视。但由于废水水质复杂，污染物种类多，不同生产废水杂质含量不同，因此针对不同废水寻找一种通用的固体颗粒催化剂具有一定的现实意义。

中国专利ZL2009101860288公开了一种多相催化臭氧氧化负载型催化剂及制备方法，它是以多孔蜂窝陶粒为载体，以铜的氧化物为活性组分的负载催化剂。该催化剂选择粒径5～8mm蜂窝陶粒为载体，将载体浸渍在18～20％的硝酸铜溶液4小时以上，去除载体在室温下晾干后，在100～200℃的烘箱中干燥12小时以上，干燥后放入400～600℃的炉中焙烧4小时以上而成。该法存在以下问题：(1)生产周期长，需要20多个小时制作，生产效率低。(2)硝酸铜溶液是一种强氧化剂，转化成氧化铜附着在载体上，不仅成本高，而且硝酸铜在高温处理过程中会产生有害气体，造成环境污染。(3)活性物粘附在载体表面厚度薄，在使用中摩擦容易脱落失效。(4)表面活性物表层容易被污水中悬浮物污染覆盖，从而钝化失效。另一个专利ZL2009102110553公开了改性铝土矿臭氧多相催化剂，它是以粉末状铝土矿为载体浸渍在铁盐溶液中，经蒸汽浴老化、烘干和焙烧制得铁改性铝土矿催化剂。该法与ZL2009101860288一样，同样面临相同的缺陷。

ZL201210558217.5公开了一个以粉煤灰为骨料，以多种氧化金属为活性剂，以水泥、石灰、石膏为胶凝剂，以铝粉为发泡剂混合，在低温干燥凝固而成的多相催化剂，该催化剂强度低，使用过程中容易破碎，催化剂活性成分被粉煤灰、水泥、石灰、石膏包裹，催化活性低，不能满足催化臭氧氧化的效果。

发明内容：

本发明针对现有催化剂的缺陷，提供了一种强度高、表面容易冲洗更新、活性剂分布均匀、催化效果好，臭氧利用率高的球形固体催化剂及其制备方法。

本发明以氧化铁粉末为主要基材原料，以二氧化钛、纳米二氧化铈为催化活性剂，并加入粘合剂组成。原料组分重量比为：氧化铁60～66％：二氧化钛18～22％：纳米二氧化铈1.0～3.0％：煤粉8～12％：硼砂4～6％，并按以下工艺加工制成：

第一步：将氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂等材料分别研磨至200目，过筛备用；

第二步：将200目氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂细粉及纳米二氧化铈按比例混合均匀；

第三步：将混合均匀的细料造粒成4～6mm直径的小球，干燥脱水备用；

第四步：将干燥后的原料球在900～1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。

本发明与现有多相催化臭氧氧化催化剂对比，具有以下特点：