[发明专利]臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种臭氧非均相氧化固体催化剂的制备方法，属环保和化工催化剂技术领域。

背景技术

臭氧氧化技术利用臭氧氧化能力强的特点，能将许多有机污染物氧化分解，广泛用于废水处理。臭氧催化氧化技术分为臭氧均相催化氧化和臭氧非均相催化氧化，臭氧均相催化氧化存在催化剂较难分离回收重复使用、臭氧利用率低导致水处理运行成本较高，同时有机污染物去除率较低和易造成水体二次污染使其应用受到局限；臭氧非均相催化氧化技术具有催化剂易于分离回收并可重复使用、臭氧利用率高、有机污染物去除率较高，降低了水处理运行成本和不会造成二次污染等优点使其应用受到广泛关注。臭氧非均相催化氧化有机物分解是经过催化剂表面吸附有机物达到局部有机物富集，同时臭氧分子吸附在催化剂表面在催化剂作用下产生高活性的羟基自由基使有机物分解。臭氧非均相催化氧化处理废水技术中，核心技术是臭氧非均相氧化固体催化剂的制备。

臭氧非均相氧化固体催化剂通常由载体、活性中心和助剂组成。由于废水中污染物种类繁多、化学成分复杂的特征，会对催化剂的使用性能如吸附、抗毒性产生不良影响。目前制备臭氧非均相氧化固体催化剂使用的载体结构较单一，吸附性较低；活性中心普遍采用普通过渡金属盐，抗毒性较差；制备方法主要有浸渍法、沉淀法、混合法及溶胶凝胶等方法附着活性中心和助剂组分于载体表面，活性中心和助剂组分容易熔析出，导致催化剂容易失去催化活性。针对目前臭氧非均相氧化固体催化剂制备方法中存在催化剂吸附性较低、抗毒性较差和容易失去催化活性问题，开发采用多组分多孔载体经扩孔、表面活化增强催化剂的吸附性，使用稀土金属有机化合物作催化活性助剂前驱物、普通过渡金属有机化合物和贵金属化合物作催化活性中心前驱物与多组分多孔载体经水热反应、高温灼烧制备含多元金属的臭氧非均相氧化固体催化剂以提高催化剂抗毒性和催化活性的制备方法，具有较大的环境效益和较高的实用价值。

发明内容

针对目前臭氧非均相氧化固体催化剂制备方法中存在催化剂吸附性较低、抗毒性较差和容易失去催化活性问题，开发采用多组分多孔载体经扩孔、表面活化增强催化剂的吸附性，使用稀土金属有机化合物作催化活性助剂前驱物、普通过渡金属有机化合物和贵金属化合物作催化活性中心前驱物与多组分多孔载体经水热反应、高温灼烧制备含多元金属的臭氧非均相氧化固体催化剂以提高催化剂抗毒性和催化活性的制备方法，其特征是在可密闭反应器中加入A组分和去离子水搅拌制备水溶液，控制A组分的重量浓度为2%～6%，溶液制备完成后，在搅拌下加入B组分，升温至35℃～50℃，继续搅拌反应3h～6h，过滤，反应产物在102℃～106℃干燥恒重后得到扩孔改性载体；扩孔改性载体投入超声波反应器，加入由C组分和去离子水配制的水溶液，C组分的重量浓度为3%～8%，搅拌混合均匀，控制超声功率密度为0.3～0.8W/m³、频率20kHz～30kHz、40℃～55℃，超声振荡2h～5h，得到超声表面活化载体混合液；超声表面活化载体混合液转移至水热反应釜中，再加入D组分和去离子水配制的水溶液，D组分的重量浓度为40%～55%，按重量计，D组分去离子水溶液:超声表面活化载体混合液的重量比=1:（1.5～2），控制温度120℃～180℃，水热反应时间为8h～16h，然后烘干得细颗粒物；细颗粒物在马弗炉内，600℃～950℃，灼烧3h～8h，得到臭氧非均相氧化固体催化剂。所述A组分由次氯酸锂、双(乙酰丙酮)铍组成，按重量计，次氯酸锂:双(乙酰丙酮)铍的重量之比=1:（1～1.6），B组分由活性炭、光卤石、蒙脱土、钾石盐、天河石、锂灰石组成，按重量计，活性炭:光卤石:蒙脱土:钾石盐:天河石:锂灰石的重量之比=（5～15）:（7～17）:（9～19）:（11～21）:（13～23）:（15～25），按重量计，A组分:B组分的重量之比=1:（10～20），C组分是氯化甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵，按重量计，C组分:扩孔改性载体的重量之比=1:（5～10），D组分由复合矿化剂硼砂、硫酸钾，催化活性助剂前驱物三环戊二烯钷、十水草酸钬、三(三氟甲烷磺酰亚胺)镱、碳酸镥水合物稀土金属有机化合物，催化活性中心前驱物普通过渡金属有机化合物葡萄糖酸钴、乳酸锌和贵金属化合物六亚硝基铑三钠、二氯二氨合铂，乳化剂十八烷基二羟乙基铵甲基硫酸酯组成，按重量计，硼砂:硫酸钾:三环戊二烯钷:十水草酸钬:三(三氟甲烷磺酰亚胺)镱:碳酸镥水合物:葡萄糖酸钴:乳酸锌:六亚硝基铑三钠:二氯二氨合铂:十八烷基二羟乙基铵甲基硫酸酯的重量之比=（4～8）:（6～10）:（3～6）:（4～7）:（5～8）:（6～9）:（10～15）:（12～18）:（4～7）:（6～9）:（6～20）。所述B组分的活性炭、光卤石、蒙脱土、钾石盐、天河石、锂灰石分别进行粉碎，去离子水洗涤干燥除去水分后，经标准筛进行-200目、+400目筛分，控制粒径为0.0370mm～0.0750 mm。