[发明专利]硅溶胶改性臭氧催化氧化材料及制备方法

说明书

本发明涉及硅溶胶改性臭氧催化氧化材料及制备方法，属于臭氧催化剂的技术领域。本发明的硅溶胶改性臭氧催化氧化材料以硅烷改性生物炭为基体，用硅溶胶对硅烷改性生物炭进行改性，再将多巴胺改性的二氧化锰负载在硅溶胶处理后硅烷改性生物炭上，煅烧得到硅溶胶改性臭氧催化氧化材料。本发明的臭氧催化氧化材料，吸附能力强，能够充分利用臭氧，提高臭氧催化氧化污染物的效率，同时过渡金属氧化物具有良好的臭氧分解能力，避免臭氧的二次污染。本发明的制备方法简单可行。

技术领域

本发明涉及硅溶胶改性臭氧催化氧化材料及制备方法，属于臭氧催化剂的技术领域。

背景技术

臭氧催化氧化技术是一种高效的废水深度处理技术，是近年来污水处理领域内的应用热点。与臭氧作为单独氧化剂相比，臭氧在催化剂的作用下形成的[·OH]与有机物的反应速率更高，氧化性更强，几乎可以氧化所有的有机物。

催化剂可以利用臭氧的强氧化性将水中的有机物直接氧化为CO₂和H₂O，或者将大分子有机物氧化分解成小分子，使其更容易被降解。目前的臭氧催化剂分为均相催化剂和多相臭氧催化剂，均相催化剂混溶于水，导致其易流失、不易回收并产生二次污染，运行费用较高，增加了水处理成本。多相臭氧催化剂以固态存在，易于与水分离，二次污染少，应用更广泛。

然而目前的多相臭氧催化剂主要是金属氧化物、负载于载体上的金属或金属氧化物以及具有较大比表面积的孔材料，这些催化剂的催化活性主要表现对臭氧的催化分解和促进羟基自由基的产生，吸附能力、催化效率有待进一步提高。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种硅溶胶改性臭氧催化氧化材料。

为达到本发明的第一个目的，所述硅溶胶改性臭氧催化氧化材料以硅烷改性生物炭为基体，用硅溶胶对硅烷改性生物炭进行改性，再将多巴胺改性的二氧化锰负载在硅溶胶处理后硅烷改性生物炭上，得到硅溶胶改性臭氧催化氧化材料。

本发明所述硅烷改性生物炭可以为现有的硅烷改性生物炭，例如申请号为CN2019104571762，公开的硅烷硅烷改性生物炭。

在一种具体实施方式中，所述硅烷改性生物炭占臭氧催化氧化材料的30～70wt％，硅溶胶占臭氧催化氧化材料的10～50wt％，多巴胺改性的二氧化锰占臭氧催化氧化材料的质量分数为5～40wt％，优选硅烷改性生物炭占臭氧催化氧化材料的30～40wt％，硅溶胶占臭氧催化氧化材料的30～40wt％，多巴胺改性的二氧化锰占臭氧催化氧化材料的质量分数为20～40wt％。

在一种具体实施方式中，所述多巴胺改性的二氧化锰中多巴胺和二氧化锰的质量比是0.5～1.5：0.5～1.5。

在一种具体实施方式中，所述臭氧催化氧化材料的制备方法包括：

1)硅溶胶改性的硅烷改性生物炭制备：将硅溶胶加入水中搅拌2～6小时，得到水解后的硅溶胶，再将干燥的硅烷改性生物炭加入到水解后的硅溶胶中混匀；

多巴胺改性的二氧化锰制备：将多巴胺加入到1.5～3wt％的碱溶液中混匀，然后再加入干燥的二氧化锰混匀；

2)最后将硅溶胶改性的硅烷改性生物炭加入多巴胺改性的二氧化锰溶液中混匀，干燥得固体；

3)将步骤2)所述固体压制成型，煅烧制得硅溶胶改性臭氧催化氧化材料。

步骤1)中硅烷改性生物炭需要在真空干燥后，再加入到水解后的硅溶胶中，二氧化锰同样需要真空干燥后，加入到含水的溶液中，干燥的目的都是为了准确的确定硅烷改性生物炭，二氧化锰的投加量。如果可以通过计算，例如已知硅烷改性生物炭的含水量、二氧化锰的含水量，可计算干燥后的硅烷改性生物炭、二氧化锰的质量，也可以不用干燥，直接通过计算准确控制两者的量。

为了便于操作，准确测量硅溶胶改性的硅烷改性生物炭、多巴胺改性的二氧