[发明专利]一种用于催化氧化的改性沸石的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及改性沸石的制备，具体涉及一种用于催化氧化的改性沸石的制备方法。

背景技术

有机污染物的有效控制是污废水处理和给水处理所面临的主要问题。特别是水源不可避免地受到一定程度的污染，其中的一些人工合成有机化合物由于化学结构十分稳定,更难于被常规的处理工艺去除。而污废水中的有毒有机污染物由于其化学结构的稳定性，毒性大，处理难度高。对其应用常规处理技术，如物化法和生化法及其组合的方法，很难达到满意的处理效果，至今仍缺乏经济有效的实用技术。

传统的臭氧氧化技术处理有机物效果好、二次污染少，是多年来水处理领域中的研究热点。但臭氧稳定性差，且受臭氧传质效率的影响，臭氧的利用率也较低，一般仅为5-20％左右；加之臭氧设备投入大、能耗高。这些都大大增加了利用臭氧的成本，限制了臭氧的应用。近年来，为提高臭氧处理效果，臭氧催化氧化技术成为研究热点。臭氧催化氧化技术通过添加催化剂引发高活性羟基自由基(OH·)的产生，利用OH·的强氧化能力且与绝大多数有机化合物都可以快速反应的特性来氧化分解水中有机污染物。与传统化学氧化法相比(如臭氧化),臭氧催化氧化提高了臭氧利用率，可以更高效地去除水中一些难降解的人工合成有机化合物,如洗涤剂、农药等,因而该技术在饮用水除有机微污染及废水中难降解有机物方面显示出巨大的应用潜力。过氧化氢(双氧水)作为清洁、安全的氧化剂具有较强的氧化能力，在一定条件下可能形成自由基，对多种水中的杂质具备极强的去除能力，且反应产物为H₂O和O₂，较为安全。过氧化氢较臭氧成本低，易于控制，药剂稳定，传质效率好。由此，过氧化氢作为催化氧化药剂的优点非常突出。

研究结果表明，在金属离子中铁离子的催化效能较高，且相对于其他过渡金属较为安全，同时可以高效催化氧化分解水中的有机污染物并且提高TOC的去除率。但采用均相体系处理有机废水存在催化剂难分离且不可重复利用的问题，因此，以非均相催化为特征，研发一种易分离且具有高效催化氧化的催化剂具有重要的应用价值。以活性炭为本体的催化剂已经在一些地方开始研究，并取得了较好的处理效果。但活性炭本身的碳基质在催化氧化过程中有被消耗或者破坏的可能，导致催化剂使用寿命缩短，性能不够稳定。

技术内容

本发明目的在于提供一种催化氧化能力强且易于分离、方便回收利用的改性沸石的制备方法，所制得的改性沸石性能长期稳定，且该方法工艺简单、成本低廉，易于工业化实施。利用本发明制备的高效催化氧化沸石可有效去除水中难降解污染物，显著提高反应速度和效果，提高过氧化氢和催化剂利用效率，降低运行成本，更好地满足自来水生产和污水处理要求；还可以用于空气除臭过程。

本发明采用沸石负载过渡金属铁制备得到用于催化氧化的改性沸石，具体制备方法包括如下步骤：

1)将沸石洗净，烘干、备用；

2)铁改性液的制备：配制浓度为0.1～0.5mol/L的硫酸亚铁溶液或氯化亚铁溶液；用碱化试剂碱化至碱化度为1-2，振荡熟化至少1小时，即成铁改性液；

3)将步骤1)处理过的沸石在170-270mT交变磁反应器中加入纯水，以50Hz频率清洗沸石2次，每次2min，弃去水；

4)将上述步骤3)得到的沸石于反应器中加入铁改性液，以50Hz频率反应5-15min，收集沸石和铁改性溶液；

5)将收集的沸石通入臭氧5-15min后，再通入纯水清洗沸石，烘干，即制成改性沸石。

所述烘干的沸石和铁改性溶液的质量比0.1-1.2︰1。

所述的碱化试剂为碳酸钠或碳酸氢钠溶液。

所述的沸石为天然沸石或人造沸石。

与现有技术相比本发明具有以下优点和效果：1、本发明采用磁反应器增强铁离子和羟基氧化铁的扩散能力，强化沸石对金属离子的负载能力和均匀度，提升改性沸石的催化效能。2、本发明采用沸石负载过渡金属铁制备得到的沸石催化剂，催化效果好，对多种难降解有机物催化氧化去除率较单独过氧化氢氧化或沸石吸附均大幅提高。3、本发明制备的改性沸石与相应的改性活性炭相比，具有催化性能稳定，易于分离及回收利用的特点。4、过氧化氢等氧化剂利用率高，该沸石可促进过氧化氢更大幅度地转化为自由基，大幅提高矿化有机物的能力。5、本发明沸石制备工艺简捷，投资少，原料成本低、能耗低，属于低碳技术发展方向，符合国家社会节能减排发展方向。

具体实施方式

实施例1：