[发明专利]一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及环境保护技术领域，更具体地说，是涉及一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法。制备步骤为，用高分子有机化合物与水制备溶胶溶液；向溶胶溶液中加入铝盐，得到含有铝盐的胶体溶液；将研磨后的含铝粉末、造孔剂加入上述的溶胶溶液中，搅拌均匀，得到分散均匀的含有铝盐、铝粉和造孔剂的胶体溶液；将上述胶体溶液负载到催化剂载体上，先在惰性气氛下，利用微波辐射碳化造孔剂和高分子有机物，再切换至空气气氛，将涂层中碳化后的造孔剂和高分子有机物燃烧掉，形成一种三维氧化铝涂层；在上述涂覆有三维氧化铝涂层的催化剂载体上负载活性组分，即可得到最终的催化剂。

技术领域：

本发明涉及环境保护技术领域，更具体地说，是涉及一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法。

背景技术：

工业上的负载型催化剂通常由三部分组成：催化剂载体、涂层及活性组分。其中常用的催化剂载体主要有氧化铝、活性炭和堇青石，催化剂载体是催化剂的骨架，决定催化剂的机械强度，气、液、固三相流体力学性质，材料的热胀冷缩、传热性能等；最常见的涂层是活性氧化铝涂层，它具有巨大的比表面积，能为活性组分提供更多的负载点位，使活性组分分散更均匀，进而提高与污染组分的接触机率，大大加速催化剂对污染物的降解速率。经过铈、锆、镧等金属改性后的氧化铝涂层，活性组分的耐高温团聚、抗中毒性能和抗脱落性得到有效改善，如专利CN109499607A、CN108607552A和CN108435163A等。活性氧化铝涂层在负载型催化剂上得到广泛应用。

制备氧化铝涂层通常需先将含铝化合物制备成铝溶胶，再将其负载在载体上。如专利CN107899570A与CN108325536A，利用分散拟薄铝石来制备铝溶胶，即将拟薄铝石分散到水溶液里，搅拌均匀，再不断加入酸液直至液体由悬浊液变成溶胶溶液，并将其负载到催化剂载体上，形成氧化铝涂层；专利CN103408330A利用有机盐异丙醇铝制备铝溶胶。如在50℃-100℃的水溶液中，加入异丙醇铝，再以硝酸做为胶溶剂，做成铝溶胶，再进行铝溶胶的负载形成活性氧化铝涂层；专利CN102432300A利用氨水，钠、钾和铵的碱或盐溶液来沉淀硫酸铝、氯化铝或者硝酸铝，陈化后过滤洗涤得到固体沉淀物，再将固体物质分散于水中，加入硫酸、盐酸、硝酸进行胶解，得到铝溶胶。

由以上可以看出，活性氧化铝涂层可以由拟薄铝石、有机铝盐和无机铝盐制备，但是，制备过程通常需要加入强酸进行胶溶，然后再调节溶液pH，控制反应温度，有些甚至需要冷凝回流，先沉淀再胶解，制备方法复杂，生产成本高昂，不利于工业化应用。

发明内容：

本发明正是针对上述问题，提供了一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法。

为了实现上述目的，本发明才采用如下技术方案，利用天然或人工合成高分子材料制备具有一定粘结性的溶胶溶液，以细小粉末状的颗粒氧化铝为涂层骨架，以溶解性含铝化合物为桥架，以活性炭粉末为造孔剂，搅拌均匀后将其负载到催化剂载体上。在惰性气氛下，利用微波辐射同时加热催化剂内部和外部，使含碳化合物碳化，可分解化合物转化为氧化物，形成具有稳定结构的涂层；再切换到空气气氛，碳被氧气氧化成二氧化碳，从而制得大比表面积、孔隙发达，具有三维结构的氧化铝涂层。将其应用在抗生素废水的臭氧催化氧化，可提高催化剂的活性。

制备步骤为，

1、用高分子有机化合物与水制备溶胶溶液；

2、向溶胶溶液中加入铝盐，得到含有铝盐的胶体溶液；

3、将研磨后的含铝粉末、造孔剂加入上述的溶胶溶液中，搅拌均匀，得到分散均匀的含有铝盐、铝粉和造孔剂的胶体溶液；

4、将上述胶体溶液负载到催化剂载体上，先在惰性气氛下，利用微波辐射碳化造孔剂和高分子有机物，再切换至空气气氛，将涂层中碳化后的造孔剂和高分子有机物燃烧掉，形成一种三维氧化铝涂层；

5、在上述涂覆有三维氧化铝涂层的催化剂载体上负载活性组分，即可得到最终的催化剂。