[发明专利]一种用于污水处理的陶粒催化剂及其制备、应用方法

说明书

本发明的一种用于污水处理的陶粒催化剂及其制备、应用方法，属于水处理技术领域；本发明的陶粒催化剂包括陶粒和活性组分，活性组分负载于陶粒上，所述活性组分为金属氧化物，活性组分在陶粒上的负载量为5％～12％，催化剂的密度为500～800kg/m³’；本发明的陶粒催化剂在制备以及应用后，其表面自带的众多细孔和粗糙结构，有利于活性组分的负载，更有利于在水中大量吸附有机物，该陶粒催化剂可在污水中漂浮或悬浮促进有机物的降解效率。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，更具体的，涉及一种用于污水处理的陶粒催化剂及其制备、应用方法。

背景技术

在当前日益严峻的环保形势下，污水处理行业面临水质提标的持续压力，随着国家污水一级A标准和部分发达地区类地表IV类标准的逐步实施，现有的常规污水处理单元包括生化在内的处理技术逐渐无法满足污水的深度处理要求，随之而来的就是深度处理高级氧化技术的日益普及。臭氧催化氧化技术是近年来发展起来的一种以提高臭氧利用率，通过催化剂促进产生强氧化性的羟基自由基(·OH)，达到深度降解水中有机污染物目的的高级氧化技术。

臭氧自身具有一定的氧化能力，处理污水能够起到除臭、脱色、杀菌和去除污染物的效果，将臭氧与具有催化性能的催化剂结合，产生羟基自由基，由于羟基自由基对污染物的无选择性和强氧化性，大大提高了对污水中的有机污染物特别是难降解有机物的氧化降解效率，从而实现深度净化水质的目的。

目前，主流的臭氧催化剂主要是以陶粒等材料负载铁、锰、铜、铈、钛、钴等金属的氧化物作为活性组分制备而成，但是这类催化剂多为实心催化剂，一方面空隙多存在于表面，另一方面这类催化剂容易沉积至污水底部，催化效果大大受限。

经检索，中国公开专利：一种用于臭氧催化氧化的陶粒催化剂的制备方法(申请号：200710032553.5)该专利公开的方案中将部分陶粒生产原料通过糖衣制备机制备粒径为1-1.5mm的陶粒原料核，并且也在高温下进行烧结制备得到陶粒原料核，区别点在于其将催化剂一起混合进行烧结制得陶粒催化剂，但是该方案制得的催化剂为实心催化剂，其催化效果仍然较差。

发明内容

发明要解决的技术问题

本发明的目的是针对现有技术中的催化剂可在污水中容易沉降，导致催化效率底，不易设置的技术问题，提供了一种用于污水处理的陶粒催化剂及其制备、应用方法，通过对陶粒催化剂成分、制作工艺以及应用过程的合理控制，实现陶粒的轻质化，大大提高水体处理效率。

技术方案

本发明的一种用于污水处理的陶粒催化剂，包括陶粒和活性组分，活性组分负载于陶粒上，所述活性组分为金属氧化物，活性组分在陶粒上的负载量为5％～12％，催化剂的密度为500～800kg/m^3，，可在污水中漂浮或悬浮。

选择负载量为5％～12％目的是使催化性能达到较好的状态，低于5％负载量时活性组分的负载过于分散，负载量少，提供的活性位点较少，催化性能下降；高于12％负载量时活性组分负载充分，但活性组分形成堆积状态，反而浪费了部分被覆盖的活性组分，不利于充分发挥催化性能，并且活性组分的过量负载会造成与载体间的结合力下降，生产成本升高。

优选地，所述陶粒由黏土、粉煤灰、生物污泥中一种或多种材料高温焙烧形成，陶粒外表层为硬壳，硬壳厚度小于1mm。

优选地，所述金属氧化物包括氧化铁、氧化锰、氧化铜、氧化铈、氧化钛和氧化钴等金属氧化物中的至少一种，以含有上述金属成分的相对应硝酸盐、硫酸盐或草酸盐中的任意一种或多种经分解或沉淀获得。

本发明的一种用于污水处理的陶粒催化剂的制备方法，将含有活性组分金属的饱和盐溶液通过浸渍法或沉淀法负载到陶粒载体上，经高温焙烧制备得到含有活性组分的陶粒催化剂。

优选地，具体制备过程为