[发明专利]一种复合臭氧氧化催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合臭氧氧化催化剂及其制备方法，属于废水处理的技术领域，所述催化剂是通过以下原料反应获得：活性组分、粘土矿物材料、活性炭粉末和水；所述活性组分为Fe(NO₃)₃·9H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O。本发明通过将活性组分、粘土矿物材料和活性炭粉末混合后，经过制粒、烘干、焙烧后制得。本发明采用廉价易得的铁、铜金属盐作为活性组分，以粉末活性炭、粘土矿物材料作为载体，通过煅烧合成臭氧催化氧化剂，制备的催化剂填料机械强度高、催化性能优越、稳定，制备方法简单易控，制备成本低，工业化生产门槛低，易于工业化推广。

技术领域

本发明属于废水处理的技术领域，具体涉及一种复合臭氧氧化催化剂及其制备方法。

背景技术

臭氧催化氧化是利用臭氧在水中产生高活性羟基自由基来实现对难降解物质的矿化分解的。从臭氧催化氧化的机理来看，羟基自由基的生成是臭氧催化氧化性能影响的重要因素。

臭氧催化氧化使用的催化剂的活性组分一般为过渡金属元素，以Mn、Fe、Cu等过渡金属元素以及储量较丰富的Ce稀土元素做为催化剂活性组分的研究较多，并且适合于催化臭氧氧化反应的催化剂，不仅要有高效的臭氧催化活性，而且要具有诸多适合臭氧反应的特点，包括方便分离，稳定性高，耐腐蚀氧化等。目前已有大量研究聚焦于过渡金属，尤其是对于锰、铁、钛、铈等金属及其氧化物作为臭氧催化氧化剂的研究已经很深入。

目前，臭氧氧化催化剂主要采用浸渍法将活性组分负载在载体上，活性组分与载体之间结合不牢固，分散性低，较易溶出，严重限制了催化剂的活性和稳定性。因此，制备一种活性高、稳定性好、活性组分流失少的臭氧氧化催化剂非常有必要。

发明内容

针对现有技术中活性组分与载体之间结合不牢固，分散性低而限制了催化剂的活性和稳定性的问题，本发明提供一种复合臭氧氧化催化剂及其制备方法，以解决上述问题。

本发明的技术方案为：

一种复合臭氧氧化催化剂，是通过以下原料反应获得：活性组分、粘土矿物材料、活性炭粉末和水；所述活性组分为Fe(NO₃)₃·9H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O。

优选的，所述Fe(NO₃)₃·9H₂O和Cu(NO₃)₂·3H₂O用量的质量比为9:1～7:3。

优选的，所述活性组分的用量占催化剂总质量的10％～25％；优选为20％。

优选的，所述粘土矿物材料包括蒙脱石、海泡石；优选为蒙脱石。

优选的，所述活性炭的使用量为以活性组分质量计，1.5～3g/g。

优选的，所述粘土矿物材料用量为以活性组分质量计，1～5g/g。

一种复合臭氧氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Fe(NO₃)₃·9H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O溶于水中，然后依次加入粘土矿物材料与活性炭粉末，搅拌得黑色悬浊液。

(2)将步骤(1)制备的悬浊液置于80℃～90℃水浴中，并连续搅拌6～8h后，通过抽滤得糊状固体，滤液可回收再利用。步骤(2)中水浴温度控制在80～90℃，反应时间6h～8h，通过水浴搅拌可有效促进活性组分均匀负载至粘土矿物材料与粉末活性炭中，提高了活性组分的分散性，并且可将粘土矿物材料、粉末活性炭混合均匀，提高了催化剂的强度。