[发明专利]臭氧氧化催化剂、其制备方法及污水的深度处理方法

说明书

本发明提供了臭氧氧化催化剂、其制备方法及污水的深度处理方法。该臭氧氧化催化剂包括载体、活性组分和助剂，载体为改性γ‑活性氧化铝，活性组分为Cu，助剂为Ce，且Cu与Ce的摩尔比为14～8:1，且催化剂中Cu的质量含量为1～5％。本申请采用改性γ‑活性氧化铝为载体，利用其较高的比表面积和孔体积来提高活性组分和助剂在其上的分散性，进而提高催化剂的催化活性；同时，相对于助剂，本申请增加了活性组分的用量，进而保证了催化活性的提高；由此可见，由于本申请采用了较少种类的金属元素，因此可以简化制作过程和降低原料成本。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种臭氧氧化催化剂、其制备方法及污水的深度处理方法。

背景技术

化工综合污水经过污水厂的生化反应处理后，其出水中残留的有机物及有机物残片是生物法难以降解去除的。为了实现污水厂最终出水的达标排放，需要对生化出水进行深度处理。

臭氧作为一种新型的绿色清洁氧化剂，现已广泛应用于水处理领域，但是单独臭氧氧化技术仅能去除特定的有机物，且用量大、能耗高，不利于应用到水量大的污水处理厂。在催化剂的作用下，能大幅提高臭氧氧化的效率，减少臭氧的用量，并且催化臭氧氧化反应是无选择性的，为化工综合污水处理厂生化反应难降解出水的深度处理提供了契机。

传统的均相催化剂存在催化剂无法回收、引入二次污染、处理成本高的问题，限制了其在污水处理厂深度处理领域的应用。多相催化臭氧氧化技术反应体系存在固、液、气三相，催化剂为固态，反应物及产物为液态或气态，便于催化剂的分离和再次利用，且不造成出水的二次污染，成为污水处理厂深度处理技术的热点。

申请号为200910243748.3的中国专利申请提供了一种利用臭氧催化氧化处理难降解有机废水的设备和方法。其中所采用的第一催化剂为负载在烧结硅藻土、陶瓷粒子或活性炭上，并且选自Cu、Fe、Co、Mo的氧化物中的多元复合金属氧化物。该专利应用于难降解废水处理领域，实例提供了印染生化出水处理和煤制气MBR生化出水处理。

但是，现有的固相催化剂需要采用多种氧化物协同才能实现理想的氧化处理效果，导致催化剂的制备方法复杂，成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种臭氧氧化催化剂、其制备方法及污水的深度处理方法，以解决现有技术中的高COD去除率的臭氧氧化催化剂制备方法复杂且成本较高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种臭氧氧化催化剂，包括载体、活性组分和助剂，载体为改性γ-活性氧化铝，活性组分为Cu，助剂为Ce，且Cu与Ce的摩尔比为14～8:1，且催化剂中Cu的质量含量为1～5％。

进一步地，上述改性γ-活性氧化铝的比表面积为230m²/g～350m²/g，孔容积为0.35mL/g～0.65mL/g。

进一步地，上述改性γ-活性氧化铝的粒径2mm～4mm。

根据本发明的另一方面，提供了上述任一种催化剂的制备方法，该制备方法包括：将改性的γ-氧化铝浸渍于铜盐溶液和铈盐溶液中浸渍4～6h，得到催化剂前体，其中，铜盐溶液的铜和铈盐溶液的铈的摩尔比为14～8:1；将催化剂前体进行干燥，得到干燥催化剂前体；以及将干燥催化剂前体进行焙烧，得到催化剂。

进一步地，上述干燥包括：将催化剂前体自然晾干3～5h，得到初干燥催化剂前体；将初干燥催化剂前体在110～130℃下干燥4～6h，得到干燥催化剂前体。

进一步地，上述焙烧包括：步骤A，将干燥催化剂在280～320℃下进行焙烧1～3h，得到预焙烧催化剂；步骤B，将预焙烧催化剂在390～510℃下进行焙烧6～15h，得到催化剂。

进一步地，上述步骤A还包括以8～15℃/min的升温速度升温至280～320℃。