[发明专利]一种用于废水深度处理的三元氧化物臭氧催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于废水深度处理的三元氧化物臭氧催化剂的制备方法。本发明为了解决传统氧化铝基臭氧催化剂制备方法中存在催化活性组分易聚集、基底孔道利用率低的问题。本发明中的催化剂制备方法包括：a、将直径为2～5mm的γ‑Al₂O₃用稀硝酸浸泡12h，过滤取出并用去离子水清洗至PH不发生变化后烘干备用；b、配置含一定浓度金属离子促进剂的铁、铜、镧三元硝酸盐的储备液；c、将a步骤烘干的γ‑Al₂O₃加入到上述配好的储备液中，浸渍24h；d、将浸渍后γ‑Al₂O₃滤出、清洗并烘干，最后高温焙烧，即可得到活性物质分散均匀的氧化铝基臭氧催化剂。本发明的臭氧催化剂具有催化层厚、活性组分分散性好且该方法制备过程简单、成本低廉，易于工程化宏量制备。

技术领域

本发明涉及环境催化和水处理领域，具体为一种用于废水深度处理的三元氧化物臭氧催化剂的制备方法。

背景技术

我国水资源匮乏,在经历了数十年快速经济发展后，水资源供需紧张的状况进一步凸显，过度开采、水源枯竭、水体污染、水生态系统破坏等水资源问题，正持续制约着我国经济和社会的发展。在此背景下，实现有效污水的深度处理和回用，提高水资源利用效率，是当今发展趋势。目前，我国沿用的包括物化法、生物法、化学法、膜法等技术虽能基本满足一般轻工业废水和生活污水的处理需求，但对于大部分复杂污水(如焦化废水、制药废水、养殖废水、垃圾渗滤液等)的处理仍然停滞不前。以焦化废水为例，其具有排放量大、成份复杂、毒性有机物浓度高、传统生化法处理效果不佳等特点，一直是工业水处理行业的一大难题。随着国家对污水排放标准的进一步趋严以及城市、工业用水需求的不断增长，发展技术可行、经济高效的废水深度处理技术迫在眉睫。

臭氧催化氧化技术作为处理难降解有机污水的一种高效技术，具有操作简便、实施安全，成本低廉且不产生污泥和盐分等优势而备受关注；但是，臭氧溶解度低、自身氧化效率不足，需要通过臭氧催化剂的引入才能提高臭氧分解效率，生成大量氧化活性高的自由基，强化氧化效果。因此，开发高效、经济、稳定的臭氧催化剂是臭氧催化氧化工艺应用于复杂有机废水深度处理的核心。目前，臭氧催化以均相催化和多相催化为主。其中，不同于均相臭氧催化剂存在成本高昂、易流失且产生二次污染，负载型多相催化剂因具有易于制备、分离回收简单、重复利用性好等优点已得到了广泛应用。

臭氧催化领域的负载型催化剂以炭基、陶基及氧化铝基为主。炭基臭氧催化剂在高温煅烧阶段需惰性气体保护，制备工艺较为复杂；陶基存在孔道结构单一、活性组分的负载量相对不足；而γ-Al₂O₃因其固有的物化稳定性、孔道结构丰富等优点被视为负载型臭氧催化剂的优良基底材料。其中，采用化学浸渍法可快速制备出目标型γ-Al₂O₃基臭氧催化氧化催化剂是目前应用最为广泛，也是最为常规的催化剂制备方法。如中国专利申请(申请公布号为CN105289585A)公布了浸渍法制备出γ-Al₂O₃基稀土掺杂氧化锰臭氧催化剂，该专利提出原位化学沉淀，无需高温煅烧即可获得目标催化臭氧氧化剂，但活性组分与载体之间较弱的负载牢固性使得实际催化使用寿命大打折扣。何丹农等人(申请公布号为CN105381797A)在传统的浸渍-煅烧法基础上，提出了一种双稀土元素掺杂的γ-Al2O3基负载型催化剂的制备工艺，但分散在载体表面的活性组分在高温烧结过程中易发生严重的聚集，使得活性组分分散度降低，一定程度上削弱了催化剂的活性。因此，亟待开发一种结合牢固性强、活性组分分散均匀的非均相臭氧催化剂应用于臭氧水处理工艺。

发明内容

(一)解决的技术问题