CN108355635B - 一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表面多孔的氧化镁‑污泥碳空心球臭氧催化剂及其制备方法与应用，所述臭氧催化剂的制备方法如下：S1：将污泥、造孔剂和硝酸镁混合，加水搅拌，然后将混合物蒸干至粘稠泥状物；S2：使用S1所得粘稠泥状物对特定直径的塑料颗粒进行包覆，通过控制包覆后小球的直径获得特定的包覆厚度，然后烘干至恒重；S3：将S2包覆后的小球置于惰性气氛中，升温至污泥的碳化温度并保持一段时间，冷却即得所述表面多孔的氧化镁‑污泥碳空心球臭氧催化剂。本发明提供的表面多孔的氧化镁‑污泥碳空心球臭氧催化剂为空心球颗粒，易于分离，且由于催化剂中空和球壳表面多孔，克服了普通成型颗粒催化剂中传质障碍造成的催化剂利用率不高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及臭氧催化氧化、环境材料领域，具体地，涉及一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂及其制备方法与应用。
背景技术
臭氧催化氧化技术只需在臭氧氧化过程中加入高活性催化剂，就可催化臭氧分解产生极强氧化性的羟基自由基（氧化电位，2.80v），其可将那些难以用臭氧单独氧化的高稳定性、难降解有机污染物有效降解，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。
氧化镁是一种无毒、环境友好的廉价材料，其粉体材料表现出优异的臭氧催化氧化活性，但是氧化镁粉体催化剂以粉末形式存在，使用后难以分离，严重地阻碍了其实际推广应用。催化剂成型是指将活性催化组分与某些载体结合在一起，固化后制成体积较大的具有一定几何结构的材料。成型后的催化剂易于分离，但是成型颗粒催化剂中，由于传质障碍导致催化剂的利用率不高，仅与污染物接触的颗粒催化剂表面起到有效催化作用。
发明内容
本发明的目的在于克服粉体臭氧催化剂难以分离、而成型颗粒催化剂又存在传质障碍导致催化剂利用率不高的不足，提供一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法。
本发明提供的表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂为空心球颗粒，易于分离，且由于催化剂中空和球壳表面多孔，克服了普通成型颗粒催化剂中传质障碍造成的催化剂利用率不高的问题。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂。
本发明的另一目的在于提供上述表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂在催化降解水中污染物的应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
S1：将污泥、造孔剂和硝酸镁混合，加水搅拌，然后将混合物蒸干至粘稠泥状物；
S2：使用S1所得粘稠泥状物对特定直径的塑料颗粒进行包覆，通过控制包覆后小球的直径获得特定的包覆厚度，然后烘干至恒重；
S3：将S2包覆后的小球置于惰性气氛中，升温至污泥的碳化温度并保持一段时间，冷却即得所述表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂。
本发明采用塑料颗粒为模板、污泥为赋形剂、高活性氧化镁为核心催化剂，并通过添加造孔剂，热解后，塑料颗粒分解为气体而留下中空结构，塑料颗粒分解的气体以及柠檬酸、氯化锌或氢氧化钾起到造孔剂的作用，使污泥碳球壳呈现多孔结构。本发明提供的方法通过选择塑料颗粒直径来调控中空大小、选择污泥包覆厚度来调控球壳厚度、选择硝酸镁与污泥的质量比来调控壳层中氧化镁和污泥碳的组成、选择柠檬酸与干污泥的质量比来调控球壳的孔结构，制备了一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂。
本发明提供的方法将催化剂成型解决了催化剂粉体回收困难问题；另外，由于催化剂为中空结构以及表面的多孔结构，使其能够有效促进传质从而提高催化剂使用效率；同时，由于使用了高活性的氧化镁，该催化剂表现出优异的催化臭氧氧化降解污染物的活性。
优选地，所述硝酸镁与污泥的干基质量比为1～50：1～50；所述造孔剂与污泥的干基质量比为1～20：1～50。
优选地，S1中，所述塑料颗粒的直径为1.0～16.0mm。
优选地，S2中，所述包覆厚度为0.5～10mm。
优选地，S2中，烘干的温度为20～200℃。
优选地，S3中，碳化温度为250～1300℃，碳化时间为0.1～24h。
优选地，S1中，所述造孔剂为柠檬酸、氯化锌或氢氧化钾中的一种或几种。
优选地，S3中，所述升温的速率为0.1～50℃/min。
本发明同时保护上述制备方法制备得到的表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂。
上述表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂在催化降解水中污染物的应用也在本发明的保护范围之内。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明提供的制备方法制备得到的表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂易于分离，且具有较高的利用率，能够有效催化降解水中的污染物，具有较大的推广应用价值。
附图说明
图1为实施例5中的得到的表面多孔氧化镁-污泥碳空心球的外观形貌以及剖开内部中空结构形貌图；a. 塑料颗粒模板，b. 塑料颗粒模板外包覆污泥，c. 塑料颗粒模板外包覆污泥热解后，形成的氧化镁-污泥碳空心球，d. 空心球剖开后内部的空心结构；
图2为实施例5制备得到的氧化镁-污泥碳空心球的表面多孔形貌；
图3为实施例5和对比例1制备得到的氧化镁-污泥碳臭氧催化剂催化臭氧降解对氯苯酚4-CP的效率对比图；
图4为实施例1～5制备得到的表面多孔氧化镁-污泥碳空心球催化剂催化臭氧降解对氯苯酚4-CP的效率对比图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
（1）将25.84g干污泥、14.5g造孔剂柠檬酸和6.45g硝酸镁混合，加入适量水，在70℃恒温磁力搅拌条件下将混合物蒸干至粘稠泥状物。
（2）将此粘稠物对直径为1mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行包覆，包覆厚度为10mm，包覆后圆形小球的直径为21mm。将包覆后圆形小球置于20℃烘箱中，在一定的烘干温度下烘至恒重。
（3）然后放入氮气气氛炉中，在氮气保护下以5℃/min的升温速率升至250℃碳化温度，并在此温度下保持24h的碳化时间。待管式炉自然冷却后将空心球取出，即得多孔氧化镁-污泥碳空心球，此空心球壳中氧化镁：污泥碳=0.1（质量比）。
实施例2
一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
（1）将25.84g干污泥、14.5g造孔剂柠檬酸和12.74g硝酸镁混合，加入适量水，在70℃恒温磁力搅拌条件下将混合物蒸干至粘稠泥状物。
（2）将此粘稠物对直径为16mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行包覆，包覆厚度为0.5mm，包覆后圆形小球的直径为17mm。将包覆后圆形小球置于200℃烘箱中，在一定的烘干温度下烘至恒重。
（3）然后放入氮气气氛炉中，在氮气保护下以20℃min的升温速率升至1300℃碳化温度，并在此温度下保持0.1h的碳化时间。待管式炉自然冷却后将空心球取出，即得多孔氧化镁-污泥碳空心球，此空心球壳中氧化镁：污泥碳=0.2（质量比）。
实施例3
一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
（1）将25.84g干污泥、14.5g造孔剂柠檬酸和19.09g硝酸镁混合，加入适量水，在70℃恒温磁力搅拌条件下将混合物蒸干至粘稠泥状物。
（2）将此粘稠物对直径为5mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行包覆，包覆厚度为5mm，包覆后圆形小球的直径为15mm。将包覆后圆形小球置于80℃烘箱中，在一定的烘干温度下烘至恒重。
（3）然后放入氮气气氛炉中，在氮气保护下以30℃/min的升温速率升至700℃碳化温度，并在此温度下保持3h的碳化时间。待管式炉自然冷却后将空心球取出，即得多孔氧化镁-污泥碳空心球，此空心球壳中氧化镁：污泥碳=0.3（质量比）。
实施例4
一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
（1）将25.84g干污泥、14.5g造孔剂柠檬酸和25.45g硝酸镁混合，加入适量水，在70℃恒温磁力搅拌条件下将混合物蒸干至粘稠泥状物。
（2）将此粘稠物对直径为10mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行包覆，包覆厚度为6mm，包覆后圆形小球的直径为22mm。将包覆后圆形小球置于80℃烘箱中，在一定的烘干温度下烘至恒重。
（3）然后放入氮气气氛炉中，在氮气保护下以40℃/min的升温速率升至700℃碳化温度，并在此温度下保持10h的碳化时间。待管式炉自然冷却后将空心球取出，即得多孔氧化镁-污泥碳空心球，此空心球壳中氧化镁：污泥碳=0.4（质量比）。
实施例5
一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
（1）将25.84g干污泥、14.5g造孔剂柠檬酸和31.81g硝酸镁混合，加入适量水，在70℃恒温磁力搅拌条件下将混合物蒸干至粘稠泥状物。
（2）将此粘稠物对直径为8mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行包覆，包覆厚度为8mm，包覆后圆形小球的直径为24mm。将包覆后圆形小球置于80℃烘箱中，在一定的烘干温度下烘至恒重。
（3）然后放入氮气气氛炉中，在氮气保护下以50℃/min的升温速率升至700℃碳化温度，并在此温度下保持6h的碳化时间。待管式炉自然冷却后将空心球取出，即得多孔氧化镁-污泥碳空心球，此空心球壳中氧化镁：污泥碳=0.5（质量比）。
实施例5中的到的表面多孔氧化镁-污泥碳空心球的外观形貌以及剖开内部中空结构形貌图如图1所示，其中，a. 塑料球模板，b. 塑料球模板外包覆污泥，c. 塑料球模板外包覆污泥热解后，形成的氧化镁-污泥碳空心球，d. 空心球剖开后内部的空心结构。实施例5中的到的表面多孔氧化镁-污泥碳空心球的表面多孔形貌SEM图如图2所示，从图中可以看出，空心球表面为凹凸不平的多孔结构。
对比例1
一种氧化镁-污泥碳实心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
（1）将25.84g干污泥、14.5g造孔剂柠檬酸和31.81g硝酸镁混合，加入适量水，在70℃恒温磁力搅拌条件下将混合物蒸干至粘稠泥状物。
（2）将圆形小球置于80℃烘箱中，在一定的烘干温度下烘至恒重。
（3）然后放入氮气气氛炉中，在氮气保护下以10℃/min的升温速率升至700℃碳化温度，并在此温度下保持3h的碳化时间。待管式炉自然冷却后将空心球取出，即得多孔氧化镁-污泥碳实心球。
选用实施例5和对比例1制备得到的氧化镁-污泥碳催化剂臭氧催化降解废水中的污染物。
模拟污染物选择对氯苯酚（4-CP）但不限对氯苯酚，在圆柱形反应器中加入300mL、100mg/L的对氯苯酚废水、15g/L实施例5和对比例1制备得到的氧化镁-污泥碳催化剂，测试对氯苯酚去除率随时间的变化情况，以评价催化剂的臭氧催化氧化活性。臭氧的进气浓度为 2.0 mg L-1、流量为100 mL min-1，反应器出口处未参与反应的臭氧用碘化钾溶液淬灭，定时取样，溶液中臭氧用 Na2S2O3淬灭后过滤，用HPLC测试其浓度，进而计算抗生素的去除率，测试结果见图3，从图3中可看出，同样投加量的空心球的催化性能明显优于实心球。
对比例2
一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
（1）将25.84g干污泥、14.5g造孔剂柠檬酸混合，加入适量水，在70℃恒温磁力搅拌条件下将混合物蒸干至粘稠泥状物。
（2）将此粘稠物对直径为3mm的聚苯乙烯泡沫塑料颗粒进行包覆，包覆厚度为1mm，包覆后圆形小球的直径为5mm。将包覆后圆形小球置于80℃烘箱中，在一定的烘干温度下烘至恒重。
（3）然后放入氮气气氛炉中，在氮气保护下以10℃/min的升温速率升至700℃碳化温度，并在此温度下保持3h的碳化时间。待管式炉自然冷却后将空心球取出，即得多孔氧化镁-污泥碳空心球，此空心球壳中氧化镁：污泥碳=0（质量比）。
应用例 实施例1～5制备得到的表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的催化降解性能
选用实施例1～5制备得到的氧化镁-污泥碳催化剂臭氧催化降解废水中的污染物，并以对比例2作为对照。
模拟污染物选择对氯苯酚（4-CP）但不限对氯苯酚，在圆柱形反应器中加入300mL、100mg/L的对氯苯酚废水、 15g/L多孔氧化镁-污泥碳实心球臭氧催化氧化催化剂，测试40min内对氯苯酚去除率随时间的变化情况，以评价催化剂的臭氧催化氧化活性。臭氧的进气浓度为 2.0 mg L-1、流量为100 mL min-1，反应器出口处未参与反应的臭氧用碘化钾溶液淬灭，定时取样，溶液中臭氧用 Na2S2O3淬灭后过滤，用HPLC测试其浓度，进而计算抗生素的去除率，此为运行1。运行1结束后，用孔径为1mm的网过滤分离出氧化镁-污泥碳实心球臭氧催化催化剂，按照运行1的条件重复实验40min，此为运行2。以此类推，一直到运行5结束。测试结果见图4，由图4可知，随着氧化镁：污泥炭（质量比）从0增加到0.5，氧化镁-污泥碳空心球的催化活性逐渐增加。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述臭氧催化剂的制备方法如下：
S1：将污泥、造孔剂和硝酸镁混合，加水搅拌，然后将混合物蒸干至粘稠泥状物；
S2：使用S1所得粘稠泥状物对特定直径的塑料颗粒进行包覆，通过控制包覆后小球的直径获得特定的包覆厚度，然后烘干至恒重；
S3：将S2包覆后的小球置于惰性气氛中，升温至污泥的碳化温度并保持一段时间，冷却即得所述表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂。
2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述硝酸镁与污泥的干基质量比为1～100：1～100；所述造孔剂与污泥的干基质量比为1～50：1～100。
3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述硝酸镁与污泥的干基质量比为1～50：1～50；所述造孔剂与污泥的干基质量比为1～20：1～50。
4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中，所述塑料颗粒的直径为1.0～16.0mm。
5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中，所述包覆厚度为0.5～10mm。
6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中，烘干的温度为20～200℃。
7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S3中，碳化温度为250～1300℃，碳化时间为0.1～24h。
8.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中，所述造孔剂为柠檬酸、氯化锌或氢氧化钾中的一种或几种。
9.权利要求1～8任一所述制备方法制备得到的表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂。
10.权利要求9所述表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂在催化降解水中污染物的应用。
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| Adsorption Performance of Hollow Spherical Sludge Carbon Prepared from Sewage Sludge and Polystyrene Foam Wastes;Wu, Zhijian et al;《ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING》;20150204;第3卷(第3期);第552-558页 * |
| Catalytic wet air oxidation of 2-chlorophenol over sewage sludge-derived carbon-based catalysts;Tu, Yuting et al;《JOURNAL OF HAZARDOUS MATERIALS》;20140715;第276卷;第88-96页 * |
| 两相臭氧催化氧化对氯苯酚的研究;陆江;《第九届全国环境催化与环境材料学术会议——助力两型社会快速发展的环境催化与环境材料》;20151120;全文 * |
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