CN106824219A - 一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法 Download PDF

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苏健聪
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Abstract

本发明公开了一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。其技术方案是：将15~27wt%的钢渣、15~35wt%的黏土、20~28wt%的粉煤灰、15~25wt%的剩余活性污泥和5~15wt%的催化剂活性组分混合，烘干，研磨；将研磨后的催化剂混合料放入圆盘造粒机，在转动条件下向所述催化剂混合料喷洒水，水的喷洒量为所述催化剂混合料的8～10wt%，转动圆盘造粒机至所述催化剂混合料形成粒径为3~5mm的球状催化剂颗粒；将所述球状催化剂颗粒于100~105℃条件下烘干；再于1050~1200℃条件下烧结20~30分钟，制得钢渣陶粒催化剂。本发明具有成本低、环境友好和资源化程度高的特点，所制备的钢渣陶粒催化剂的活性组分稳定性好和催化活性高。

Description

一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于陶粒催化剂技术领域。具体涉及一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。
背景技术
在臭氧催化氧化方面的研究早期，人们大多采用溶液中的Mn2+、Fe2+、Co2+、Cu2+等过渡金属离子作为催化剂，对废水中的有机污染物进行臭氧均相催化氧化处理，均相催化剂具有活性高、反应速度快等优点，但存在水处理成本高，同时还存在二次污染等缺点。所以，近年来非均相催化剂获得了科技工作者的青睐，成为臭氧催化氧化催化剂研究开发的重点和方向。
在非均相臭氧催化氧化体系中，较多的是将具有较好催化活性的金属氧化物如二氧化钛、锰氧化物、铁氧化物、钴氧化物、氧化铜、氧化锌等负载在Al2O3、TiO2、活性炭、蜂窝陶瓷等载体上，脱除废水特别是生化尾水中残余的有机污染物。与均相催化剂相比，非均相催化剂以固态形式存在，易于分离，流程简单，既避免了催化剂的流失，同时也降低了水处理成本。但研制的催化剂很多都是粉末态、甚至是纳米形态，很难直接进行工程化应用，因而需要采取措施提高负载型催化剂的催化活性。为此，部分研究机构对臭氧催化氧化催化剂进行了开发，并取得了部分研究成果。
“一种用于臭氧催化氧化的陶粒催化剂的制备方法”（CN101185898B），该方法以硅铝酸镁为膨化剂、以高岭土和粉煤灰为原料，先在糖衣制备机中制备出粒径为1~1.5mm的陶粒原料核，再在陶粒原料核的表面包覆MnO 、MnO2、TiO2、CoO、Co3O4、Fe2O3和FeO中的一种或多种催化剂活性组分，形成粒径为3~4mm的催化剂陶粒。该方法中的原料主要为高岭土、粉煤灰和硅铝酸镁，高岭土用量较高，并先要制成陶粒原料核，然后再负载催化剂活性组分，过程复杂，且存在催化剂活性组分与陶粒原料核结合欠牢固的问题。
发明内容
本发明旨在于克服现有的技术缺陷，目的是提供一种成本低、环境友好和资源化程度高的钢渣陶粒催化剂制备方法。用该方法制备的钢渣陶粒催化剂的活性组分稳定性好和催化活性高。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案的步骤是：
（1）将15~27wt%的钢渣、15~35wt%的黏土、20~28wt%的粉煤灰、15~25wt%的剩余活性污泥和5~15wt%的催化剂活性组分混合，烘干，研磨至粒度为0.1~0.15mm，即得催化剂混合料。
（2）将所述催化剂混合料放入圆盘造粒机，在圆盘造粒机转动条件下，向所述催化剂混合料喷洒水，水的喷洒量为所述催化剂混合料的8～10wt%，转动圆盘造粒机至所述催化剂混合料形成粒径为3~5mm的球状催化剂颗粒。
（3）将所述球状催化剂颗粒于100~105℃条件下烘干，再于1050~1200℃条件下烧结20~30min，制得钢渣陶粒催化剂。
所述剩余活性污泥为废水生化处理后的剩余活性污泥。
所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的一种、两种或三种。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）本发明以炼钢过程中的固体废弃物钢渣作为臭氧催化氧化催化剂的原料，替代部分黏土，以废水生化处理剩余活性污泥作为钢渣陶粒催化剂的造孔剂，不仅节省了宝贵的土地资源，而且还实现了炼钢废弃物和生化剩余活性污泥的资源化，制造成本低，环境效益显著。
（2）本发明将钢渣、黏土、粉煤灰、剩余活性污泥和催化剂活性组分混合料一步制成陶粒，不需先制陶粒原料核，并利用有机质含量丰富的废水生化处理剩余活性污泥为造孔剂，制备出孔隙结构合理、孔隙发达的钢渣陶粒催化剂，提高了钢渣陶粒催化剂中活性组分的稳定性和催化活性。
（3）本发明以冶金和废水处理过程中的废弃物为原料制备出性能优良的钢渣陶粒催化剂，显著提高了陶粒催化剂的附加值。
因此，本发明具有成本低、环境友好和资源化程度高的特点，所制备的钢渣陶粒催化剂的活性组分稳定性好和催化活性高。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步描述，并非对其保护范围的限制。
本具体实施方式中，所述剩余活性污泥为废水生化处理后的剩余活性污泥。实施例中不再赘述。
实施例1
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
（1）将17~25wt%的钢渣、15~25wt%的黏土、24~28wt%的粉煤灰、19~25wt%的剩余活性污泥和7~13wt%的催化剂活性组分混合，烘干，研磨至粒度为0.1~0.15mm，即得催化剂混合料。
（2）将所述催化剂混合料放入圆盘造粒机，在圆盘造粒机转动条件下，向所述催化剂混合料喷洒水，水的喷洒量为所述催化剂混合料的8～10wt%，转动圆盘造粒机至所述催化剂混合料形成粒径为3~5mm的球状催化剂颗粒。
（3）将所述球状催化剂颗粒于100~105℃条件下烘干，再于1050~1100℃条件下烧结24~30min，制得钢渣陶粒催化剂。
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的一种。
实施例2
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例除催化剂活性组分外，其余同实施例1：
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的任意两种的混合物。
实施例3
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例除催化剂活性组分外，其余同实施例1：
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的任意三种的混合物。
实施例4
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
（1）将19~27wt%的钢渣、20~30wt%的黏土、22~26wt%的粉煤灰、17~23wt%的剩余活性污泥和9~15wt%的催化剂活性组分混合，烘干，研磨至粒度为0.1~0.15mm，即得催化剂混合料。
（2）将所述催化剂混合料放入圆盘造粒机，在圆盘造粒机转动条件下，向所述催化剂混合料喷洒水，水的喷洒量为所述催化剂混合料的8～10wt%，转动圆盘造粒机至所述催化剂混合料形成粒径为3~5mm的球状催化剂颗粒。
（3）将所述球状催化剂颗粒于100~105℃条件下烘干，再于1100~1150℃条件下烧结22~28min，制得钢渣陶粒催化剂。
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的一种。
实施例5
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例除催化剂活性组分外，其余同实施例4：
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的任意两种的混合物。
实施例6
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例除催化剂活性组分外，其余同实施例4：
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的任意三种的混合物。
实施例7
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例所述制备方法的步骤是：
（1）将15~23wt%的钢渣、25~35wt%的黏土、20~24wt%的粉煤灰、15~21wt%的剩余活性污泥和5~11wt%的催化剂活性组分混合，烘干，研磨至粒度为0.1~0.15mm，即得催化剂混合料。
（2）将所述催化剂混合料放入圆盘造粒机，在圆盘造粒机转动条件下，向所述催化剂混合料喷洒水，水的喷洒量为所述催化剂混合料的8～10wt%，转动圆盘造粒机至所述催化剂混合料形成粒径为3~5mm的球状催化剂颗粒。
（3）将所述球状催化剂颗粒于100~105℃条件下烘干，再于1150~1200℃条件下烧结20~26min，制得钢渣陶粒催化剂。
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的一种。
实施例8
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例除催化剂活性组分外，其余同实施例7：
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的任意两种的混合物。
实施例9
一种钢渣陶粒催化剂及其制备方法。本实施例除催化剂活性组分外，其余同实施例7：
本实施例所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的任意三种的混合物。
本具体实施方式与现有技术相比具有如下积极效果：
（1）本具体实施方式以炼钢过程中的固体废弃物钢渣作为臭氧催化氧化催化剂的原料，替代部分黏土，以废水生化处理剩余活性污泥作为钢渣陶粒催化剂的造孔剂，不仅节省了宝贵的土地资源，而且还实现了炼钢废弃物和生化剩余活性污泥的资源化，制造成本低，环境效益显著。
（2）本具体实施方式将钢渣、黏土、粉煤灰、剩余活性污泥和催化剂活性组分混合料一步制成陶粒，不需先制陶粒原料核，并利用有机质含量丰富的废水生化处理剩余活性污泥为造孔剂，制备出孔隙结构合理、孔隙发达的钢渣陶粒催化剂，提高了钢渣陶粒催化剂中活性组分的稳定性和催化活性。
（3）本具体实施方式以冶金和废水处理过程中的废弃物为原料制备出性能优良的钢渣陶粒催化剂，显著提高了陶粒催化剂的附加值。
因此，本具体实施方式具有成本低、环境友好和资源化程度高的特点，所制备的钢渣陶粒催化剂的活性组分稳定性好和催化活性高。

Claims (4)

1.一种钢渣陶粒催化剂的制备方法，其特征在于所述方法的步骤如下：
（1）将15~27wt%的钢渣、15~35wt%的黏土、20~28wt%的粉煤灰、15~25wt%的剩余活性污泥和5~15wt%的催化剂活性组分混合，烘干，研磨至粒度为0.1~0.15mm，即得催化剂混合料；
（2）将所述催化剂混合料放入圆盘造粒机，在圆盘造粒机转动条件下，向所述催化剂混合料喷洒水，水的喷洒量为所述催化剂混合料的8～10wt%，转动圆盘造粒机至所述催化剂混合料形成粒径为3~5mm的球状催化剂颗粒；
（3）将所述球状催化剂颗粒于100~105℃条件下烘干，再于1050~1200℃条件下烧结20~30min，制得钢渣陶粒催化剂。
2.如权利要求1所述的钢渣陶粒催化剂的制备方法，其特征在于所述剩余活性污泥为废水生化处理的剩余活性污泥。
3.如权利要求1所述的钢渣陶粒催化剂的制备方法，其特征在于所述催化剂活性组分为碳酸锰、硫酸锰、醋酸锰、硝酸铁、硝酸铜、二氧化钛中的一种、两种或三种。
4.一种钢渣陶粒催化剂，其特征在于所述钢渣陶粒催化剂是根据权利要求1~3项中任一项所述钢渣陶粒催化剂的制备方法所制备的钢渣陶粒催化剂。
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