[发明专利]一种臭氧催化剂的制备方法及由该方法制得的臭氧催化剂

说明书

本发明涉及一种臭氧催化剂的制备方法及由该方法制得的臭氧催化剂，其中臭氧催化剂的制备方法主要包括：S1、载体改性：5A分子筛作为载体，5A分子筛与活化液以重量份数为1‑5：30‑50的比例混合，在惰性气体中于100‑300℃之间活化30‑60min制得改性5A分子筛；S2、载体负载金属：改性5A分子筛与改性金属溶液以重量份数为1:5‑10的比例混合浸渍10‑20min；改性5A分子筛和改性金属溶液浸渍后在120‑180℃之间水热反应12‑18h制得负载金属的改性5A分子筛；改性金属溶液为氯化钛溶液、硝酸锰溶液和硝酸钴溶液的混合溶液；S3、焙烧成型：负载金属的改性5A分子筛在惰性气体中在500‑800℃之间焙烧30‑60min制得臭氧催化剂。采用以上方法制得的臭氧催化剂具有成形性较佳、耐磨损，并且具有较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及污水处理用催化剂领域，具体涉及一种臭氧催化剂的制备方法及由该方法制得的臭氧催化剂。

背景技术

催化臭氧氧化是指在臭氧水处理过程中加入催化剂，使得臭氧降解污染物的效率提高的一种方法。催化臭氧氧化的催化剂通常分为均相催化剂和非均相催化剂，其中非均相催化剂通常采用浸渍、共沉淀等方法进行制备，并且其应用范围较广。

申请日为2012年8月21日，申请号为201210297632.X的中国发明申请公开了一种复合臭氧氧化固体催化剂的制备方法及催化剂，该催化剂主要通过浸渍的方法，在多孔陶粒上浸渍铁、锰、镍和铜的硝酸盐，之后再在高温下进行焙烧制得催化剂。申请日为2013年11月18日、申请号为201310576895.9的中国发明申请采用活性炭作为载体，在载体上负载Fe₂O₃和MnO₂活性组分，之后再进行烘干和焙烧。目前制备催化臭氧氧化的催化剂所用的方法与以上两种方法相似，其通常采用活性炭或者陶粒作为载体，再通过浸渍、沉淀等方法在载体表面负载各种金属颗粒。

采用以上方法制得的催化剂均具有较好的催化性能，但由于金属颗粒通过浸渍、沉淀的方式与载体结合，其主要依靠物理吸附作用。使用一段时间后，催化剂的使用寿命较短。

发明内容

本发明的目的是提供一种臭氧催化剂的制备方法，其具有提高金属颗粒与载体的结合，延长臭氧催化剂的使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种臭氧催化剂的制备方法，包括如下步骤：

S1、载体改性：5A分子筛作为载体，5A分子筛与活化液以重量分数为1-5：30-50 的比例混合，在惰性气体中于100-300℃之间活化30-60min制得改性5A分子筛；S2、载体负载金属：改性5A分子筛与改性金属溶液以重量份数为1:5-10的比例混合浸渍10-20min；改性5A分子筛和改性金属溶液浸渍后在120-180℃之间水热反应12-18h制得负载金属的改性5A分子筛；改性金属溶液为氯化钛溶液、硝酸锰溶液和硝酸钴溶液的混合溶液；

S3、焙烧成型：负载金属的改性5A分子筛在惰性气体中在500-800℃之间焙烧 30-60min制得臭氧催化剂。

采用以上技术方案，选用5A分子筛作为载体，其具有较佳的吸附性能。预先对5A分子筛进行碱活化改性，一方面用于扩大5A分子筛的孔径，另一方面便于在改性5A分子筛上负载金属。改性5A分子筛在改性金属溶液中浸渍后，再进行水热反应，提高5A分子筛上有效活性成分的负载量。水热反应后，负载金属的改性5A分子筛进行高温焙烧成型，提高金属颗粒与5A分子筛的结合作用力。

进一步地，步骤S1中的活化液包括体积比为1:2的金属盐溶液和碱溶液；其中金属盐溶液中的金属盐选择ZnCl₂、MgCl₂、CaCl₂中的一种，金属盐的浓度为0.5-2mol/L；碱溶液中的碱选择NaOH、乙二胺、氨水或者尿素中的一种，碱溶液的浓度为1-3mol/L。