[发明专利]用于水中臭氧分解的固体催化剂及其制备方法和分解水中臭氧的方法

说明书

技术领域

本发明涉及废水处理用催化剂领域，特别是涉及一种用于水中臭氧分解的固体催化 剂及其制备方法和分解水中臭氧的方法。

背景技术

近几十年我过工业大规模发展，城市化进程加快，然而环保发展却相对落后，这造 成我国水环境形势非常严峻，影响和损害群众健康，不利于经济社会持续发展。因此近 年来国家不断加大水污染防治力度，提高污水排放标准。这样原有的市政和工业废水处 理设施难以达到排放标准，因此纷纷在此基础上进行深度处理。臭氧相关氧化技术以其 高效、操作简单、成本和运行费用适中而纷纷别采用。为了降低投资和运行成本通常采 用臭氧氧化提高可生化性后再利用生化法进一步处理。超滤-反渗透双膜技术是一种成熟 的水回用工艺，为了降低膜污染、延长膜寿命，通常需要降低进水的COD，利用臭氧氧 化去除水中污染物后再采用双膜技术也是一种可行工艺。采用臭氧相关技术进行处理后 出水中通常会残留臭氧，常温常压下臭氧在水中的半衰期大约是20～30min，因此为了消 除臭氧对后续生化处理单元微生物的毒害作用以及对有机膜的氧化作用，通常需要在臭 氧处理单元后设置较大的中间水池，使水中臭氧自然分解后再进入后续处理单元。但这 样不仅需要较大的中间水池，分解水中臭氧时间较长，且占地大投资费用高。

发明内容

基于上述现有技术所存在的问题，本发明提供一种用于水中臭氧分解的固体催化剂 及其制备方法和分解水中臭氧的方法，能以非均相催化加速臭氧分解，解决水处理中采 用臭氧相关氧化技术处理后出水中残留臭氧需要消除的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于水中臭氧分解的固体催化剂，该固体催 化剂为脱碱处理后的赤泥负载锰制成的颗粒催化剂。

本发明还提供一种用于水中臭氧分解的固体催化剂的制备方法，用于制备本发明的 催化剂，包括以下步骤：

(1)将赤泥研磨成粒径小于150μm的颗粒；

(2)将研磨后的所述赤泥加入水中搅拌成赤泥混合液，所述赤泥混合液中赤泥与水 的重量比为1:3～1:10；

(3)向所述赤泥混合液中通入含CO₂的中和用气体，用中和用气体中的CO₂与赤泥中 碱反应降低赤泥碱度，反应温度为20～60℃，反应时间为1～4h，投加的所述中和用气体 与所述混合液的体积比为10～50:1；

(4)采用过滤或离心方式对所述赤泥混合液进行泥水分离得到脱碱后的赤泥；

(5)用浓度为0.2～1mol/L的硝酸锰溶液浸渍所述脱碱后的赤泥，所述硝酸锰溶液 与所述脱碱后的赤泥的体积比为1～1.5:1，搅拌使两者均匀混合；

(6)静置12h后，在40～80℃下烘干硝酸锰浸渍的赤泥，使硝酸锰附着在赤泥上；

(7)在氮气气氛下焙烧浸渍了硝酸锰的赤泥，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为 3～5h，焙烧后得到负载锰的赤泥；

(8)对所述负载锰的赤泥进行造粒，制成2～5mm直径的赤泥颗粒即为用于水中臭 氧分解的固体催化剂催化剂。

本发明进一步提供一种利用固体催化剂分解水中臭氧的方法，采用本发明所述的固 体催化剂，包括以下步骤：

(1)臭氧分解反应器采用高径比为3～8：1的柱状反应器，所述臭氧分解反应器底部 设有布水管，所述布水管设有进水口，所述布水管的支管上对称斜向下45°设有小于催化 剂粒径的通孔；所述臭氧分解反应器顶部设有出水堰，所述出水堰采用锯齿堰，所述出 水堰连接出水口，所述出水口处设有拦截固体催化剂冲出的丝网；所述固体催化剂填充 于所述臭氧分解反应器内中部；

(2)使所处理的含臭氧水自下而上流经所述臭氧分解反应器，水力停留时间为5～30 min，即完成利用固体催化剂分解水中臭氧的处理。

本发明的有益效果是：经脱碱处理的赤泥负载锰制备的颗粒催化剂，具有较高的比 表面积和热稳定性，用于水中臭氧的分解时效果显著，并且实现了赤泥的资源化利用， 避免了赤泥的浪费和对环境的污染。采用本发明这种颗粒催化剂分解水中臭氧的方法简 便、投资和占地小，不需要较大的中间水池，处理时间较短，适用于水处理中臭氧处理 后水中残余臭氧的脱除，利于后续生化和回用单元的运行。

附图说明