[发明专利]一种钙钛矿型锆酸钙催化剂的制备方法及其在催化臭氧氧化中的应用

说明书

本发明公开了一种钙钛矿型锆酸钙催化剂的制备方法及其在催化臭氧氧化废水的应用。所述催化剂制备材料包括氧氯化锆、氯化钙、草酸铵及氨水。以催化活性为指标进行制备条件考察，得出最佳制备条件为：老化温度为20～200℃，煅烧温度在400～1200℃。该方法制备的催化剂提高了臭氧的利用率和废水中污染物的去除率，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种钙钛矿型锆酸钙催化剂的制备方法及其在催化臭氧氧化体系中的应用。

背景技术

随着我国工业化的快速发展，工业废水的排放量在显著增大。这些废水，尤其是煤化工、石化、焦化、制药等行业的废水通常含有高毒性、难生物降解有机物，如果处理不当排放到环境中，将会对环境造成严重的危害。在上述行业废水中，酚类污染物是一类常见的有机污染物，它具有较大的毒性，且具有强烈的腐蚀性, 对生物体有着直接或潜在的危害,其直接进入人体会引起蛋白质凝固和变性，同时抑制环氧化酶的活性和血小板的凝结，从而影响中枢神经系统。酚类污染物已被许多国家环保机构列入优先控制污染物名单。但传统生物脱氮技术对高毒性酚类废水的去除效果非常有限，而高级氧化方法（AOP）则被认为是处理酚类废水最常用的方法之一。

臭氧氧化作为一种高级氧化技术，具有高效的污染物降解和矿化能力。催化臭氧氧化技术的核心为催化剂的选择，催化剂按形态可以分为均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂溶于水中难以回收，在废水处理方面的应用受到限制，故非均相催化剂是研究的方向。目前常用的催化臭氧氧化非均相催化剂有活性炭类，活性金属铁，金属氧化物、分子筛和天然矿物等。在这些非均相催化剂的作用下，臭氧可以有效地与有机物反应，实现污染物的分解和矿化。然而上述非均相催化剂在应用于催化臭氧氧化反应时，仍存在一定问题，如催化剂稳定性不够，活性组分易流失、催化效率不高等。

钙钛矿类混合金属氧化物具有明确的晶体结构，这种催化剂在高温和腐蚀性介质中是稳定的，同时B位元素位于晶体结构的中心，可以防止活性组分的流失，这对于钙钛矿类催化剂的活性和结构稳定性至关重要。锆酸钙属于一种典型的钙钛矿类材料，具有较好的机械稳定性和化学稳定性，主要用作陶瓷材料。目前常见的钙钛矿类材料合成方法有高温固相法（CN 108726566，CN 108539238）。本发明介绍了一种全新的共沉淀法，所合成材料具有更高的纯度。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明目的是提供一种钙钛矿型锆酸钙催化剂的制备方法，同时所合成催化剂能够应用于催化臭氧氧化降解有机废水，具有稳定、高效的特点。

本申请是通过优化制备条件来改进锆酸钙催化剂的活性和稳定性。将合成的锆酸钙催化剂应用在催化臭氧氧化体系中，利用钙钛矿类催化剂高稳定性和活性来提高对有机废水的去除率。该制备方法具有生产工艺简单、设备需求低、生产周期短、成本低廉等优点。采用该方法制备得到的催化剂具有催化活性高，比表面积大，机械稳定性和化学稳定性好的优点。

一种钙钛矿型锆酸钙催化剂的制备方法，包括以下步骤：

a）将复合盐溶液和沉淀剂混合搅拌均匀后得到白色胶状溶液；

b）将所述白色胶状溶液进行老化、过滤和洗涤，得到白色沉淀物；

c）将所述沉淀物进行干燥，得到干燥样品；

d）将干燥样品进行煅烧，煅烧后样品即为所述催化剂。

进一步的，所述复合盐溶液的制备方法为：将x mol的ZrOCl₂·8H₂O及y mol的CaCl₂溶解到0.1～1.2 L的去离子水中并快速搅拌20～40 min，其中x=0.01～0.8, y=0.01～0.9，y/x=0.1～2。