[发明专利]一种用于臭氧催化氧化的纳米多孔硼矿石负载铁锰复合深度处理催化剂

说明书

本发明涉及一种用于臭氧催化氧化的纳米多孔硼矿石负载铁锰复合深度处理催化剂，该催化剂以多孔硼矿石为载体，Mn₂O₃、Fe₂O₃、FeMnO₃负载于多孔硼矿石上，该催化剂中，Mn₂O₃的含量为20％‑50％，Fe₂O₃的含量为1％‑15％，FeMnO₃的含量为1％‑15％，余量为载体。本发明的催化剂，锰铁硼的复合大大提高了催化剂的催化效率，能诱发臭氧产生更多的羟基自由基(·OH)，臭氧利用率高，COD值去除效率高，降解产物分子更小，更易生物降解，对氨氮亦存在去除效果，成本低，工艺流程及操作简单，便于实现工业化。

技术领域

本发明涉及一种用于臭氧催化氧化的纳米多孔硼矿石负载铁锰复合深度处理催化剂，属于水处理技术领域。

背景技术

工业废水(如化工、制药、印染、造纸等)中存在大量难降解有机污染物，经过传统生化工艺处理后，难降解有机污染物仍然残留于生化尾水中，造成工业废水生化尾水达不到排放标准，进入城镇污水处理厂后亦难以进一步去除并对城镇污水处理厂运行造成冲击。因此，对工业废水生化尾水进行有效深度处理是目前工业废水处理面临的普遍和关键问题。

工业废水生化尾水可生化性极差，无法直接采用生化工艺进行处理，物化处理是目前主要采用的深度处理工艺，包括混凝沉淀、吸附、化学氧化等。臭氧氧化技术在工业废水生化尾水深度处理中应用较为普遍，然而，由于臭氧在水中溶解度较低且臭氧自身氧化能力较弱，因此传统臭氧氧化处理技术存在臭氧水溶性差，利用率低，对污染物具有选择性、氧化能力弱等缺点，需要采用催化臭氧化处理技术以提高臭氧处理氧化能力。催化臭氧氧化通过催化剂诱发臭氧产生羟基自由基，增强了氧化能力，缩短了处理时间，提高了有机物去除率，还降低了臭氧的消耗量。

催化臭氧氧化技术可分为均相催化与非均相催化两类。均相催化臭氧氧化通常以过渡金属离子作为催化剂，催化剂会随水流失；非均相催化臭氧氧化以负载在载体上的金属及其氧化物为催化剂，不易流失，可长期适用，具有更大的应用前景，是废水处理领域的研究热点。

非均相催化臭氧氧化技术的核心是催化剂。常用的载体有活性炭、氧化铝、沸石、陶粒、硅胶等，实践中发现，存在以下缺陷：1)有的催化剂效果单一，只对废水中某一种物质起作用，对其他污染物不起作用，2)催化剂催化效率低，催化效果不稳定且难以稳定达标，成本高。

如中国专利文献CN105540819A公开了一种载体改性制备臭氧催化剂处理难降解有机废水的方法，该方法通过超声对活性炭改性，活性炭内部孔隙结构的改变，然后进行负载锰，得到的催化剂与臭氧氧化相结合，只能对废水中的苯酚能够有效的去除。

又如中国专利文献CN106669726A公开了一种有效稳定钢铁废水中氨氮含量的臭氧催化剂及制备和应用，该催化剂以分子筛、氧化铝、二氧化硅为载体，负载锰、钴、铈，得到三元Mn-Co-Ce臭氧催化剂，但是，该催化剂采用钴、铈，原料成本高，并且用途单一，只能维持钢铁废水中氨氮含量的稳定。

又如，中国专利文献CN106622278A公开了一种高比表面积整体式氧化铝负载铁锰二元催化剂，该催化剂对成分复杂的废水催化效率低，催化效果不稳定且难以稳定达标。

因此，亟需研发一种成本低，催化效率高，催化效果稳定的用于臭氧催化氧化的催化剂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于臭氧催化氧化的纳米多孔硼矿石负载铁锰复合深度处理催化剂，在弱碱性条件下，采用该催化剂诱发臭氧产生羟基自由基(·OH)，将水中的有机物、细菌、病毒等氧化成二氧化碳、水和、无机小分子，达到净化、消毒和降解污染物的目的处理效率高且成本低，可以对成分复杂的工业废水达到深度处理的目的。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：