[发明专利]一种超重力流化喷渍法制备的Mn-Fe-Cu/γ-Al2O3催化剂及其应用

权利要求书

1.一种超重力流化喷渍法制备的Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂，其特征在于：所述Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂为在超重力逆流旋转填料床中，以γ-Al₂O₃载体为填料，Mn、Fe、Cu金属盐为浸渍液，调节空气流量使载体颗粒处于近流化状态，同时在超重力离心作用下，使浸渍液与空气在载体床层中逆流接触，载体充分浸渍后，采用热空气吹脱水分，使活性组分加以固定，然后从床层取出300-700℃高温焙烧，即为Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃负载型催化剂。

2.根据权利要求1所述的一种超重力流化喷渍法制备的Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂，其特征在于：所述Mn、Fe、Cu金属盐为硝酸铜、硝酸铁与乙酸锰的混合溶液，金属离子浓度配比为1:1-4:1-4；以Cu金属离子浓度计，所述盐溶液浓度为0.01-0.05 mol/L。

3.制备权利要求1或2所述的Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂的方法，其特征在于：具体步骤如下：

（1）浸渍反应：γ-Al₂O₃载体预处理后均匀装填入超重力旋转填料床；Mn、Fe、Cu金属盐混合浸渍液置入储液槽，经循环泵送入超重力旋转填料床内腔，浸渍液经由液体分布器均匀喷洒在载体床层内缘，在高速离心力作用下，沿径向以喷雾形式由内向外与载体接触浸渍，同时空气经风机由床层外腔送入，在内外压差作用下，由外向内与浸渍液和载体逆流接触，通过调整气速，使载体颗粒处于近流化状态，随着颗粒的公转与自转，使载体颗粒与浸渍液充分接触，浸渍后的液体返回储液槽进行循环浸渍；

（2）高温焙烧：浸渍完成后，采用热空气对床层进行吹脱，除去催化剂表面水分，固定活性组分，取出催化剂前驱体后300-700℃高温焙烧即可。

4.根据权利要求3所述的制备Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂的方法，其特征在于：所述γ-Al₂O₃载体为粒径1-2 mm的球形γ-Al₂O₃，填充量为50 g/L。

5.根据权利要求3所述的制备Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂的方法，其特征在于：γ-Al₂O₃载体预处理方法为：用0.1 mol/L稀硝酸浸泡2 h，去离子水清洗至中性，105℃下干燥12 h，300℃下焙烧4 h。

6.根据权利要求3所述的制备Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂的方法，其特征在于：所述旋转填料床的转速为600-1200 rpm，液体流量为40-120 L/h，空气流量为4-10 m³/h，循环浸渍时间为30~90 min。

7.根据权利要求3所述的制备Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂的方法，其特征在于：所述热空气吹脱方法为120℃热空气吹脱60 min，气量为4 m³/h。

8.根据权利要求3所述的制备Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂的方法，其特征在于：焙烧时间为3-6 h。

9.权利要求1或2所述的Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂在超重力场中催化臭氧氧化硝基苯废水中的应用，应用其特征在于：具体应用方法为：将Mn-Fe-Cu/γ-Al₂O₃催化剂作为填料，均匀装填入逆流型旋转填料床，填充量为100g；将200 mg/L的2 L硝基苯废水加入到储液槽，经循环泵送入旋转填料床内腔，臭氧经旋转填料床气体入口送入旋转填料床中，控制旋转填料床转速为1000rpm，液体流量为85L/h，气体流量为60L/h，气相臭氧浓度为60mg/L，硝基苯废水在超重力下沿径向从旋转填料床床层内缘甩出，与由外向内穿过旋转填料床床层的臭氧气体逆流接触，液体随后被甩到外壁垂直落下，从液体出口返回储液槽，硝基苯废水与臭氧气体在旋转填料床中逆流接触进行循环反应。