[发明专利]一种用活性炭结构化催化剂臭氧氧化废水中有机物的方法

说明书

一种用活性炭结构化催化剂臭氧氧化废水中有机物的方法，属于污水净化技术领域。所述催化剂由载体、活性组分和助剂组成，载体为蜂窝活性炭，活性组分为Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y和Zr中一种或几种，助剂为La和Ce中一种或几种。所述制备方法：步骤(1)对载体进行洗涤，干燥；步骤(2)配制含有活性组分和助剂的浸渍液；步骤(3)将载体置于浸渍液中进行浸渍，得到催化剂前驱体；步骤(4)将催化剂前驱体进行洗涤，干燥，煅烧，即可得到所述活性炭结构化催化剂。将该催化剂应用于有机物废水的处理，具有床层压降小，气体分布均匀，内扩散阻力小,COD去除率高等特点，应用前景良好。

技术领域

本发明涉及废水处理和催化剂领域，主要涉及一种用活性炭结构化催化剂臭氧氧化废水中有机物的方法，属于污水净化技术领域。

技术背景

社会发展的过程中，不可避免的会产生大量的废水，有些废水未经处理便排放至周边河流及地下，对水体造成了严重的污染。不同种类的废水中有机物的种类和含量各有不同，相对于其他污染物而言，废水有机物的处理过程更加困难和复杂。目前常用的废水有机物处理方法有生物法和化学法。生物法可以利用生物将废水中的有机物降解成小分子物质，使废水的有机物达到排放标准，但对于有毒、有害、难生物降解的大分子物质，传统的生物法很难将其去除，因此需要采用化学法对其进一步处理。

臭氧氧化方法便是化学法中的一个重要分支。利用臭氧的强氧化性，可以将废水中有毒、有害、难生物降解的大分子物质氧化分解成小分子物质，臭氧氧化具有高效，无污染等优点。单独臭氧氧化具有选择性，有机物氧化不彻底，而催化臭氧氧化可以使O₃分解生成氧化性更强的·OH，与难降解有机物发生反应，作用范围更广、作用速率更快。

催化臭氧氧化催化剂主要分为均相催化剂和非均相催化剂两类。

均相催化剂以过渡金属离子为主，活性组分在水中溶解之后，与臭氧、有机物充分接触，大幅提高臭氧氧化的效率，增加了废水的处理效果，但均相催化剂的加入，容易对废水造成二次污染，且催化剂不易回收，不利于废水的排放。

非均相催化剂主要以γ-Al₂O₃小球、陶粒、颗粒活性炭为载体，碱土金属、过渡金属中的一种或几种为活性组分构成催化剂。非均相催化臭氧氧化为气、液、固三相反应，其中催化剂为固体，可以有效的进行回收利用，不会造成二次污染。

发明专利CN109012658A公布了一种臭氧氧化催化剂及其制备方法，其特征在于：用改性后的载体负载具有催化活性的金属氧化物，得到臭氧氧化催化剂，所述催化剂包括沸石、海泡石、陶粒、氧化铝、麦饭石和硅藻土中的至少一种。此发明催化剂使用寿命长。

发明专利CN110538655A公布了一种臭氧氧化催化剂及其制备方法，其特征在于：催化剂由载体和活性组分组成，其中，载体为改性γ-活性氧化铝，活性组分为氧化铜，在臭氧氧化催化剂的制备过程中使用助分散剂，助分散剂在焙烧步骤中转化为气体去除。应用此催化剂出水COD含量水平更稳定。

发明专利CN110052268A公布了一种臭氧催化氧化催化剂及其制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：(1)活性炭清洗除杂；(2)活性炭载体改性；(3)活性组分浸渍制备催化剂前体物；(4)催化剂前体物焙烧制成品。此发明的制备方法制得的臭氧催化氧化催化剂可用于含难降解有机物的生活污水或工业废水的处理。

然而，目前已有的非均相催化剂主要以颗粒为主，堆积床层压降大，臭氧在流动过程中，气泡分布不均匀。此外，颗粒的不规则堆积容易造成沟流现象，导致臭氧无法与催化剂、废水进行充分接触，大大减小了催化效率，不利于废水的处理。因此需要开发一种床层压降小，气、液、固三相混合均匀，COD去除率高，催化剂寿命长的催化臭氧氧化催化剂。

发明内容

本发明旨在提供一种用活性炭结构化催化剂臭氧氧化废水中有机物的方法，以解决现有技术中的催化剂床层压降大，气、液、固三相混合不均匀的技术问题。