[发明专利]一种臭氧催化氧化nbsCOD的多层结构催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种臭氧催化氧化nbsCOD的多层结构催化剂及其制备方法与应用，属于污水处理技术领域。本发明包括先将催化剂载体和活性原料进行混合，得到混合物料；再对内核进行筛选及预处理，而后将筛选及预处理后的内核硬质颗粒放入造粒机中，在合适地转速下加入混合物料和粘结剂进行造粒，得到预制颗粒；最后经煅烧处理获得高强度的多层结构臭氧催化剂。本发明的臭氧催化氧化nbsCOD的多层结构催化剂，包括内核和外壳两部分，具有催化活性高、强度高、制造成本低等优点，并适用于进行污水处理。

技术领域

本发明属于污水处理技术领域，更具体地说，涉及一种臭氧催化氧化nbsCOD的多层结构催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

臭氧催化氧化是高级氧化技术中的重要工艺之一，它是利用催化剂催化臭氧生成具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，进而降解水中的可溶性难降解有机物(nbsCOD)，达到深度处理污水的目的。水体中的有机污染物在催化剂表面经吸附-反应-脱附等复杂过程发生降解，同时水体也获得除臭、脱色和杀菌效果。

目前，市场的臭氧催化剂多是以氧化铝、氧化硅、活性炭等材料为载体，利用造粒过程获得圆球形颗粒，进而负载铁、铈、铜、锰等金属烧结形成负载型催化剂。例如，申请公布号CN104759286A，申请公布日为2015年7月8日的发明专利申请公开了一种臭氧催化剂的制备方法，包括将无定型氧化铝粉、催化剂粉末、造孔剂混合形成催化混合物；将无定型氧化铝放入成球机，喷入粘合剂，形成氧化铝母球；而后将氧化铝母球和催化混合物放入成球机，喷入粘合剂，形成催化剂成型球体；将制得的催化剂成型球体进行干燥、焙烧获得臭氧催化剂。由于催化混合物烧结于氧化铝母球外层且组分相近，因此催化混合物的附着强度高，活性组分的流失少，保证了活性组分的有效利用。

此外，臭氧催化剂的物理化学性能决定了催化的效率和速率，直接影响着臭氧催化氧化过程的效果。氧化铝或活性炭是制备催化剂的常用载体，能够提供较大的孔容和比表面积，有利于水体中的污染物吸附到催化剂表面及孔道的活性位点上发生反应。

经检索发现，申请公布号CN106732509A，申请公布日为2017年5月31日的发明专利申请公开一种改性氧化铝载体的制备方法、催化臭氧氧化催化剂及其应用，该发明通过对氧化铝基材进行一次改性剂喷浸、一次干燥、一次焙烧，自然冷却至室温；再对氧化铝基材进行第二次改性剂喷浸、二次干燥、二次焙烧，自然冷却至室温；得到改性氧化铝载体，将所述改性氧化铝载体用于催化臭氧氧化催化剂的制备。通过对氧化铝基材进行改性，改变载体的孔道结构和极性，有利于催化活性位的形成及其性能发挥，使得COD去除率大幅度提高。

但是臭氧分子在水体中接触催化剂时，在很短时间内转化释放羟基自由基并与污染物接触反应，该过程主要发生在催化剂的较外层部分，即催化剂外壳部分是臭氧催化的主反应区，而内部反应较弱甚至核心部分几乎不参与反应。因此，臭氧催化剂内核部分更多地起到支撑强化作用，催化的贡献作用较小，但氧化铝或活性炭因本身的多孔性质，造成颗粒催化剂的强度受限，影响催化剂的理论寿命。这就造成臭氧催化剂的实际利用率较低，而生产成本较高，在推广过程中，如果无法兼顾性能和价格，将严重限制技术的应用，无法获得市场的认可。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中臭氧催化氧化nbsCOD的催化剂强度低的问题，本发明提供一种臭氧催化氧化nbsCOD的多层结构催化剂及其制备方法与应用。本发明通过筛选粒径合适的内核材料并对内核材料进行预处理，得到预处理后的内核；对内核、催化剂载体与催化剂活性的混合物料以及粘结剂进行造粒，而后煅烧处理，内核与外壳牢固结合形成整体，得到高强度、高催化活性、成本可控的多层结构催化剂成品颗粒。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种臭氧催化氧化nbsCOD的多层结构催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S10、原料混合磨细