[发明专利]陶基质催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于臭氧催化剂制备技术领域，特别涉及一种陶基质催化剂及其 制备方法。

背景技术

水是自然界一切生命赖以生存的不可缺少的物质，也是工农业生产、经 济发展和环境改善不可替代的最宝贵的自然资源，也是社会发展不可缺少的 重要资源。我国人均水资源占有量仅为2300m3，只有世界人均占有量的 1/4，排在世界的121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。

由于人类的生产和生活活动，将大量的生活污水、工业废水、农业回流 水及其他废弃物未经任何处理就直接排入水体，造成湖泊、江、河、海及地 下水资源的污染。越来越严重的水污染问题不仅降低水体的使用状况，同时 加剧了水资源短缺的矛盾，使得水资源保护显得尤为重要。

目前常用的废水处理技术有三大类，分别是物理处理法、化学处理法和 生物处理法。

臭氧氧化技术具有氧化能力强、反应快、原材料易得、使用方便、能就 地生产使用、无二次污染等优点，被广泛运用于废水的处理中。臭氧能将不 饱和的发色基团的化学键打开，将大分子有机物氧化分解成分子量小的有机 醛和酸等，从而达到脱色和降解有机物的目的。臭氧氧化技术在废水处理领 域的应用具有较好的市场前景和经济效益，但是由于臭氧的利用率不高，氧 化效率低，使得处理成本较大，限制了臭氧氧化技术的大规模应用。

催化臭氧氧化是通过催化剂的作用，提高臭氧的氧化能力，使有机物在 较短的时间内降解、矿化成二氧化碳、水和无机物，或者氧化成无害的物质。 催化臭氧化技术按所用催化剂的相态可分为均催化臭氧化和非均相催化臭氧 化两大类。均相催化臭氧氧化选用过渡金属，如Mn(II)、Ni(II)、Fe(II)、Co(II)、 Cd(II)、Cu(II)、Ag(I)、Cr(III)、Zn(II)等金属离子作为催化剂。

非均相催化臭氧氧化法是采用固体催化剂来催化臭氧氧化的方法。与均 相催化臭氧氧化法相比，非均相催化臭氧氧化法具有催化剂易于回收，处理 成本较低，二次污染较小等优点，因而日益受到人们的重视。

本发明提供一种陶基质催化剂，以固态形式存在，易于分离，避免了催 化剂的流失，从而降低了废水处理成本。

发明内容

针对现有技术的缺点与不足，本发明要解决的问题之一是提供一种陶基 质催化剂。

本发明要解决的问题之二是提供上述陶基质催化剂的制备方法。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种陶基质催化剂的制备方法，将高锰酸钾水溶液、硫酸锰水溶液与载 体混合，高温烧结；

所述载体由下述重量份原料混合而成：高岭土40-60份、膨润土20-40 份、尖晶石10-30份、膨化剂10-30份。

优选地，

所述膨化剂为碳酸钠、碳酸氢铵和碳酸钙的混合物，所述碳酸钠、碳酸 氢铵、碳酸钙的质量比为(1-3)：(1-3)：(1-3)。

所述载体、高锰酸钾和硫酸锰的质量比为1：(0.003-0.005)： (0.006-0.008)。

所述高温烧结为在1150-1200℃烧结，烧结时间为2-10小时。

本发明还提供了一种陶基质催化剂，采用上述方法制备而成。

该陶基质催化剂既可单独对水进行处理，也可与其他方法联用。臭氧经 过该陶基质催化剂催化以后，能更有效地去除水中有机污染物，其氧化能力 有明显的提高，从而降低了臭氧的投加量，节省了运行成本；通过制备表层 具有丰富微孔的负载二氧化锰的陶基质催化剂，可以极大地提高催化剂利用 率，降低催化剂的生产成本，减少催化剂流失率，防止二次污染。

本发明的机理为：

载体生产的原料都是粉末状原料，生产过程中必须通过与水混合，形成 载体坯料，经烧结而形成载体。本发明将具有臭氧催化活性的高锰酸钾和硫 酸锰溶于水中，得到高锰酸钾和硫酸锰的水溶液，用来代替制造载体坯料的 水，而制得载体坯料，经高温烧结，得到负载二氧化锰陶基质催化剂。

使用高锰酸钾和硫酸锰溶液作为粘结剂，由于其物料相近，因此其附着 强度高，使余下载体原料附着于载体原料核表面，得到粒径增大的载体。