[发明专利]臭氧催化剂制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种臭氧催化剂制备方法，尤其涉及一种工艺简单、操作可控性强、无污染等特点的臭氧催化剂制备方法。

背景技术

臭氧具有很强的氧化性能，绿色环保的臭氧氧化技术在水处理等众多领域得到应用，如城市给水的杀菌消毒、微污染水中难降解有机物的治理等。目前该技术在有机废水尤其是难降解有机废水处理方面也得到越来越广泛的应用。但传统的臭氧氧化技术存在着一定不足：臭氧的利用率低，氧化不彻底。究其原因，主要是由于臭氧分子与有机物的反应具有较强的选择性，与某些物质的反应速率较为缓慢。在此背景下，以提高臭氧效率、增强臭氧氧化能力为目的的臭氧催化氧化技术备受关注。

臭氧催化氧化技术属于高级氧化技术，利用臭氧在催化剂的作用下产生具有强氧化性的羟基自由基完成对有机物的氧化降解，羟基自由基与有机物的反应无选择性，且反应速率远高于臭氧分子的氧化反应速率。臭氧催化氧化技术中，高效催化剂的制备显得尤为重要。

现有的臭氧催化剂主要分为均相催化剂和非均相催化剂，前者是以溶液的形式存在于反应体系中，由于在实际使用时存在着催化剂组分不易回收，难以重复利用且容易产生二次污染等问题，因此其应用受到一定的限制。而后者由于是以固体形式存在，因此不存在催化剂的分离回收问题，因此具有很高的应用价值。现有的非均相臭氧催化剂的制备主要以浸渍法、共沉淀法为主。共沉淀法在化学反应过程中会产生大量的反应副产物，同时有部分催化剂因无法附着在载体表面而被洗脱，从而造成浪费，而且该法制备的催化剂存在着强度低的缺陷。

第CN102626629A号中国专利申请公开了一种催化剂的制备方法。其特征在于它包括如下步骤：(1)选取陶瓷滤球作为载体，用去离子水清洗，用稀盐酸浸泡24h，再用去离子水洗至出水中性后烘干；(2)在浓度为0.1～1.0mol/L硝酸镍溶液中浸渍，浸渍24h后干燥；(3)在马弗炉中500℃下焙烧5h，得到焙烧物；(4)用去离子水洗涤、烘干，得到负载型金属氧化物臭氧催化氧化催化剂。

第CN102941084A号中国专利申请公开了一种负载型双组分金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征是：将γ-Al₂O₃微球活化后，在硝酸锰和硝酸铈混合液中浸渍，然后经过烘干、焙烧后制成负载型锰铈双组分复合催化剂。

上述催化剂制备方法较为简单，催化剂活性较高，但由于使用了金属盐溶液，因此存在浸渍液浪费的问题，同时在催化剂烧结过程中产生的氮氧化物气体会对环境造成污染。而且采用浸渍法制备的负载型催化剂在使用一段时间后，会出现催化组分溶出的现象，从而影响其催化性能和使用寿命。

有鉴于此，有必要对现有的臭氧催化剂制备方法予以改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作可控性强、无污染等特点的臭氧催化剂制备方法。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种臭氧催化剂的制备方法，包括如下步骤：将无定型氧化铝粉、催化剂粉末、造孔剂混合形成催化混合物；启动成球机，将无定型氧化铝放入成球机，喷入粘合剂，形成氧化铝母球；将氧化铝母球和催化混合物放入成球机，喷入粘合剂，形成催化剂成型球体,所述氧化铝母球和催化混合物质量比为1:3.75～1:9；将制得的催化剂成型球体进行干燥、焙烧获得臭氧催化剂。

作为本发明的进一步改进，催化混合物中所述无定型氧化铝粉、催化剂粉末、造孔剂的重量比例分别为：89.5％-97.5％、2％-8％和0.5％-2.5％。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂粉末为氧化铜、二氧化锰、三氧化二铁、二氧化钛、氧化铈中的一种或多种的组合。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂粉末的粒径介于0.1mm～0.5mm之间。

作为本发明的进一步改进，所述造孔剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、羟丙基纤维素中的一种或多种的混合。

作为本发明的进一步改进，所述粘合剂包括主粘合剂和辅助粘合剂，所述主粘合剂选用硼酸，辅助粘合剂选用水、水玻璃、铝溶胶中的一种或多种的组合。

作为本发明的进一步改进，所述主粘合剂与辅助粘合剂的质量比为1:2～1:5。

作为本发明的进一步改进，所述氧化铝母球和催化混合物质量比为1:3.75～1:9。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂成型球体在105℃～120℃温度下干燥4h～10h。

作为本发明的进一步改进，所述催化剂成型球体在450℃～600℃高温下焙烧3～6小时。