[发明专利]一种低温臭氧催化氧化去除微污染物的催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种低温臭氧催化氧化去除微污染物的催化剂及其制备方法和应用，它属于水处理技术领域，具体涉及一种臭氧催化氧化材料及其制备和应用。本发明的目的是要解决现有臭氧催化氧化剂在低温条件下不能有效分解臭氧，并降解微污染有机物的问题。一种低温臭氧催化氧化去除微污染物的催化剂以天然矿石为原料，先研磨，再浸泡，最后煅烧制成。制备方法：一、天然矿石预处理；二、金属活性中心负载。以低温臭氧催化氧化去除微污染物的催化剂作为催化剂应用于臭氧处理有机农药污水中。优点：械强度高，抗腐蚀能力强，易再生，在低温下仍具有极高的臭氧分解能力。不易溶出，可重复使用。在温度为5℃时对有机农药的去除率达到98％。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种臭氧催化氧化材料及其制备和应用。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人类不断提高的生活水平和日益严重的环境污染之间的矛盾日渐突出。目前水环境所面临的污染问题相当严峻。2013年，我国七大水系中，水质最好的是珠江流域和长江流域，水质较差的是松花江、黄河、海河，而污染最为严重的是淮河流域。以有机污染为主，氨氮、高锰酸盐指数(COD_Mn)、五日生化需氧量(BOD₅)为主要污染指标。近年来，研究人员已经检测出自来水中有机物种类达765多种，其中23种被认定为可疑致癌物质，18种为促癌物质，56种为诱变物质。

目前，常规饮用水处理工艺已不能满足人们对于水质的要求，某些污染物难以被常规水处理工艺去除，且不同化学氧化过程可能产生多种氧化副产物(DBPs)，威胁着人类健康。以有机污染物处理为例，生产实际表明常规水处理工艺只能去除那些大分子有机物或是吸附在颗粒表面上的有机物，对溶解性有机物的去除非常有限，对水中有机物总的去除率只有20％-30％，并且这些残余的有机物一般具有很高的未定型，必须对传统工艺进行改造，采取经济有效净水工艺，进一步提高供水水质，保证生活饮用水水质的安全性。

臭氧是一种氧化能力极强的氧化剂，其标准氧化还原电位为2.07V，仅低于氟(2.87V)，高于氯(1.36V)、二氧化氯(1.50V)和过氧化氢(1.78V)。臭氧还能有效去除色度和嗅味、氧化水中多种有机物和无机物、降解难降解污染物、杀死微生物，深度处理饮用水中各种杂质，达到净水效果。

臭氧催化氧化技术是一种高效的高级氧化水处理技术，当有催化剂存在时，臭氧还能被快速地分解并产生氧化能力更强的·OH(2.80V)或新生态氧(·O)。其中·OH是目前已知可在水处理中应用的最强的氧化剂，由于·OH具有极强的氧化性和无选择性，使得它与有机物反应速度很快，氧化速率常数大多在10⁸M^-1 s^-1～10¹⁰M^-1 s^-1，而臭氧直接氧化的反应速度常数大多在10⁰M^-1 s^-1～10³M^-1 s^-1。目前，大多数成功地应用于水处理中的高级氧化过程都是发挥·OH的氧化能力。因此臭氧催化氧化技术在水处理领域中有着广阔的应用前景。

然而在低温条件下，臭氧分解的速率受到传质以及反应活化能的抑制，不能很好地降解目标有机物。因此，寻找并开发在低温条件下也能高效分解臭氧并有效降解有机物的催化剂十分必要。

发明内容

本发明的目的是要解决现有臭氧催化氧化剂在低温条件下不能有效分解臭氧，并降解微污染有机物的问题，而提供一种低温臭氧催化氧化去除微污染物的催化剂及其制备方法和应用。

一种低温臭氧催化氧化去除微污染物的催化剂，它以天然矿石为原料，先机械研磨至粒径小于5mm，再用含过渡金属离子的溶液浸泡，最后进行煅烧制成。

一种低温臭氧催化氧化去除微污染物的催化剂的制备方法，具体是按以下步骤完成的：