[发明专利]一种低温等离子改性的陶粒催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低温等离子改性的陶粒催化剂及其制备方法和应用。这种陶粒催化剂是通过以下的方法制得：1)将粘土陶粒先置于过渡金属盐溶液中浸渍，干燥后，再置于可溶性氢氧化物和/或可溶性碳酸盐溶液中浸渍，干燥，得到干燥陶粒；2)将干燥陶粒煅烧，得到活化陶粒；3)将活化陶粒置于等离子体气氛下进行改性处理。同时也公开了这种陶粒催化剂在处理工业废水中的应用。本发明利用物理化学性能好的粘土陶粒为载体，通过清洁高效、工艺简单可控的低温等离子技术的改性，实现活性组分在陶粒表面大量、均匀地负载，同时优化载体自身物理性能，获得催化氧化效果好、使用寿命长的陶粒催化剂，适用于难降解工业废水的臭氧催化氧化处理。

技术领域

本发明涉及一种低温等离子改性的陶粒催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

在我国工业化不断发展的今天，工业废水的排放也日益增多，随之而来的废水处理问题也愈来愈严重。特别是难降解工业废水深度处理，已成为当前行业难题。臭氧催化氧化技术是一种新兴的高级氧化技术，其具有氧化能力强，污染物降解彻底，不产生污泥和二次污染的特点，将其应用于难降解工业废水深度处理有较好的处理效果。在当前应用的工艺中，普遍存在臭氧分子利用率不高，难降解有机物难以彻底降解，处理成本偏高等问题，臭氧催化氧化与工艺的组合工艺被更多地研究。其中，采用催化剂可促进臭氧产生羟基自由基，提高臭氧的氧化性能。

采用的催化剂多以陶粒为主，特别是金属负载型陶粒，为催化氧化过程提供金属离子作为活性成分，陶粒的微孔结构还为反应提供活性位点。对陶粒进行改性技术主要是将活性前驱体负载与陶粒表面后，以高温焙烧的形式将前驱体负载在陶粒表面。改性陶粒表面活性组分的负载量、负载分布，以及陶粒载体本身的物理、化学稳定性对其催化性能有重要的影响。同时，陶粒载体的物理强度决定陶粒的使用寿命。传统的改性技术主要存在以下的缺点：1)臭氧催化氧化技术使用的催化剂存在活性成分少，催化效果差，损耗率高等问题。2)陶粒催化剂的传统高温改性技术存在工艺复杂、时间长、能耗高、焙烧不均匀、易发生烧结等问题，改性效果可控性差，还会产生烧结烟气造成二次污染。

因此，在臭氧催化氧化的催化剂研究中，寻求合适的陶粒载体陶粒、负载活性组分，开发出高效低能耗、改性效果好的改性工艺，是促进臭氧催化氧化技术发展，解决难降解工业废水难处理问题的有效途径。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种低温等离子改性的陶粒催化剂及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种低温等离子改性制备陶粒催化剂的方法，包括以下步骤：

1)将粘土陶粒先置于过渡金属盐溶液中浸渍，干燥后，再置于可溶性氢氧化物和/或可溶性碳酸盐溶液中浸渍，干燥，得到干燥陶粒；

2)将干燥陶粒煅烧，得到活化陶粒；

3)将活化陶粒置于等离子体气氛下进行改性处理，得到负载过渡金属氧化物的陶粒催化剂。

优选的，这种低温等离子改性制备陶粒催化剂的方法步骤1)中，粘土陶粒是烧结粘土陶粒，陶粒的粒径为2mm～10mm，陶粒为球型或椭圆型，其表面粗糙，内部呈微孔结构。

优选的，这种低温等离子改性制备陶粒催化剂的方法步骤1)中，过渡金属盐溶液的浓度为0.1mol/L～2mol/L；进一步优选的，过渡金属盐溶液的浓度为0.5mol/L～1.5mol/L。