[发明专利]一种高稳定性邻位双功能催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种适用于水处理的高稳定性邻位双功能催化剂的制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述高稳定性邻位双功能催化剂的原料组成包括：活性炭0.2-2份、氢氧化铝10-20份、活性氧化铝70-80份、金属盐5-45份以及助剂0.1-5份；所述金属盐包括可溶性锰盐、可溶性锌盐中的一种和可溶性钙盐以及可溶性三价铁盐；所述助剂为质量比为1:（1.2-1.5）:（1-1.2）的碳酸钠、聚硫酸铝、聚合氯化铝；

所述制备方法包括步骤：

（1）活性炭、氢氧化铝和活性氧化铝经磨碎后混合均匀；

（2）将步骤（1）所得粉料加入料斗，喷助剂水溶液，滚动成球，制备邻位双功能催化剂载体，用微波定孔并烘干成型；

（3）将步骤（2）所得载体与金属盐溶液混合后，在微波辅助并搅拌的条件下，调节pH=10~14，煮沸，降至室温后，经固液分离、洗涤、干燥、静置，制备得邻位双功能催化剂前驱体；

（4）将步骤（3）所得前驱体在惰性气体中于500-1000℃焙烧，冷却，经陈化、水洗、烘干，即得所述高稳定性邻位双功能催化剂，催化剂载体表面具有相邻排布的分别可实现催化臭氧氧化和类芬顿反应功能的活性位点。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐中，锰元素/锌元素与铁元素、钙元素摩尔之比为0.4-0.6:0.6-0.4:1；

锰元素/锌元素与铁元素的摩尔之和与钙元素摩尔之比为1:1。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述磨碎的粒度为400-5000目；

步骤（2）中，所述催化剂载体的直径为1-20mm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述的搅拌速度为120-360r/min，煮沸时间为0.5-2小时，静置时间为1-5小时。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中：所述焙烧采用程序升温，具体为升温速率1-15℃/min，且在90-140℃保持1-3小时，在500-1000℃且在惰性气氛中保持2-8小时；所述陈化的时间为24-72 h。

6.根据权利要求1~5任一权利要求所述的制备方法制备得到的高稳定性邻位双功能催化剂，其特征在于，催化剂为多孔材料。

7.根据权利要求6所述的高稳定性邻位双功能催化剂在催化氧化去除水中有机污染物中的应用。

8.一种催化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法，其特征在于，包括：将权利要求6所述的高稳定性邻位双功能催化剂填充到水处理设施中，然后通入待处理水和臭氧使其在催化剂层上进行接触反应，水中的有机污染物在所述催化剂作用下被臭氧及其中间产物双氧水分解产生的羟基自由基氧化、降解乃至矿化，得到净化的水。

9.根据权利要求8所述的催化臭氧氧化去除水中有机污染物的方法，其特征在于，所述的水处理设施为反应塔或反应池，所述催化剂的填充量为所述水处理设施有效容积的10%-90%；

催化氧化的时间为1-120 min，臭氧投加质量与水中有机物浓度的去除质量关系为O₃ :ΔCOD_Cr = （1-3）: 1，水中有机物浓度以化学需氧量即COD_Cr为综合指标。