[发明专利]一种强化臭氧氧化的多相金属催化剂及制备方法和应用

说明书

技术领域：

本发明涉及催化技术领域，尤其涉及一种强化臭氧氧化的多相金属催化剂及制备方法和应用

背景技术：

随着国家工业化的发展，石化工业废水污染的扩散日益严重，国家与地方提出的水污染物排放标准愈来愈高。

石油化工产品生产过程长，生产装置多，产生的污水水量大，典型的石油化工污水中含有石油类、CODCr、氨氮、硫、酚、氰化物等常规污染物。同时，不同的企业因产品不同，所产生污水中还含有多种与其有机化学产品相关的特征污染物，如多环芳烃化合物、芳香胺类化合物、杂环化合物等，从而造成污水不仅水质复杂，而且有毒物质多，生物降解性差。此外，企业的开停车、检修、原料来源的改变等生产上的波动都会引起污水水量以及污染物的含量和性质发生变化，增加了污水处理设施的冲击负荷。

原有石油化工企业废水传统处理工艺路线，在现有的生化理论与技术层面，其生化去除COD的能力已到了极限；就这一存在问题，在后续处理工艺上曾有多种理论与实践创新，如：活性炭吸附、膜生物反应器、臭氧高级氧化、Fen-ton芬顿试剂法、水力空化、光催化氧化、紫外线催化氧化等诸多工艺方法，但是，在处理效能、运行费用上不尽人意。

近年来，随着工业废水处理技术的多样性以及难以降解的高浓有机废水源头分布广泛，人们对高级氧化工艺中的臭氧处理工艺的应用和研究日益增多。

臭氧氧化技术有很多优点：臭氧氧化能力强，低浓度中可瞬时反应，水中的氧化还原电位(2.07V,仅次于氟,)位居第二；不产生污泥和臭味，基本无二次污染；臭氧只发生氧化反应，易与其它废水处理技术联合使用，废水处理装置也容易控制；臭氧氧化作用机理普遍认为是臭氧分解而生成羟基自由基，它是在水中已知的氧化剂中最活泼的氧化剂，很容易将各种类型的有机物氧化，甚至于矿化。

臭氧催化氧化技术是指臭氧在催化剂的催化状态下，能够产生数量较多的羟基自由基，比在单一臭氧氧化工艺中产生的数量多30％-120％，因而使投加的臭氧数量相对较少。与单一的臭氧投加进行对比，其氧化效率大为提高，相应降低了设备购置、设施运行费用。

臭氧催化氧化技术克服了单独臭氧氧化的不足的地方，可以分解废水中单独臭氧氧化难降解的有机污染物。

高活性、稳定性高的催化剂是催化氧化技术的应用的关键技术之一。考虑到处理成本，人们正着重研制以过渡金属为主的高活性、使用寿命长的催化剂。此类催化剂的研究实验报告已发表很多，如采用选用活性氧化铝为载体，并进行活化处理,以金属硝酸盐为原料，采用等体积浸渍法制备了CuMnCo/7一Al₂O₃负载型催化剂，用于石化废水深度处理实验；

如对石化废水深度处理中选择催化剂载体、催化剂配伍体系以及臭氧的投加方式进行优化筛选研究。根据实验报告结论为：多元催化掺杂体系较一元催化体系氧化效果好，COD的去除率可由一元催化时的2O％提高到多元催化时的33％；在臭氧的投加方式上，分段投加要优于单级投加，臭氧投加分配比例为6：3：1时，COD的去除率可由单一投加时的9％提高到分级投加时的19％；如采用溶胶——凝胶法制作TiO₂/沸石负载型催化剂，结合紫外光和O₃对石化废水深度处理的研究；还有采用一体化制备工艺，即多种金属氧化物等物质混合后，经在一定工艺条件下煅烧制成催化剂用于臭氧氧化催化剂，对石化废水深度处理效果尚可，但是制造成本过高；上述方法都存在工业化应用实施困难，长期连续运行催化剂负荷效率下降较大，费效比较低等不足之处。

发明内容：

本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种能高效去除石油、化工行业废水深度处理中难生物降解的有机物，提高臭氧的利用率，大幅降低废水处理生产成本的强化臭氧氧化的多相金属催化剂；目的之二是提供该强化臭氧氧化的多相金属催化剂的制备方法；目的之三是提供该强化臭氧氧化的多相金属催化剂的应用

本发明的目的之一可通过如下技术措施来实现：

该强化臭氧氧化的多相金属催化剂采用陶粒骨架，以7-12质量份的Mno₂、3-7质量份的Tio₂、5-9质量份的Al₂o₃、5-12质量份的Fe₂o₃和60-80质量份的黄土混合后喷洒形成包衣附着在陶粒骨架上烧制而成。

本发明的目的之一还可通过如下技术措施来实现：