CN108855084A - 一种利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的方法 - Google Patents

一种利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的方法，所述方法以处理后的芬顿铁泥、氧化铝为主要原料，加入适量造孔剂和水搅拌混匀后，采用挤出滚圆法，将混合物料放入挤出制条机中，经挤出切粒得到长径比为0.85‑1.00的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于离心滚圆机的成球盘中在转速40‑50r/min下成球，然后干燥，放入箱式电阻炉中在450‑550℃下煅烧，保温2‑4h，得到高孔臭氧氧化nbsCOD催化剂。本发明制得高孔臭氧氧化nbsCOD催化剂其为0.70‑1.00g/cm3，气孔率为65‑82%，吸水率为55‑75%，抗压强度高于80 N。本发明技术制备的催化剂有效提高了臭氧降解nbsCOD的能力。

Description

一种利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的 方法
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域，尤其涉及一种利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的方法。
背景技术
臭氧是一种绿色环保的清洁能源，具有极强的氧化能力，能有效去除可溶难降解有机污染物（nbsCOD）。臭氧催化氧化法是在臭氧氧化法基础上发展起来的一种用于污水深度处理的高级氧化技术，与单独臭氧氧化相比，臭氧催化氧化由于利用催化剂催化生成了氧化能力更强的羟基自由基，反应速率快，选择性小，分解有机物更加彻底，在实际污水处理中被广泛应用。
催化剂能有效提高臭氧催化氧化降解有机物的效率以及臭氧利用率，是臭氧催化氧化技术的核心组成部分。目前应用较多的催化剂多为以过渡金属氧化物（如Fe2O3等）为活性组分的载体催化剂。这类催化剂不仅催化活性高，而且在水中固态形式存在，容易与出水分离，不产生二次污染。
芬顿铁泥是利用Fenton法处理污水时产生的固体废弃物，其中含有大量的氢氧化铁，经一定的程序处理后可以转化为Fe2O3作为臭氧催化氧化催化剂的活性组分。然而芬顿铁泥为瘠性物料，与水混合后没有粘性，利用传统的转动成球法不易成型，即使成型，催化剂强度也比较低，无法在水中应用，因此应选用挤出滚圆法制备含芬顿铁泥的催化剂。
近年来，大量科学研究证明孔隙率是影响催化剂催化效率的主要因素之一。相同活性组分的催化剂，高孔隙率可以有效提高催化剂与臭氧的接触面积，增加羟基自由基转化速率，从而提高催化效率。
本发明拟利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD的催化剂，从而增加催化剂活性组分与臭氧的接触面积，提高污水中nbsCOD催化降解效率以及臭氧利用率，降低污水处理运行成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的方法，旨在解决现有的成型方式在用于芬顿铁泥制备臭氧氧化nbsCOD催化剂时，存在孔隙率较低，催化性能较低的问题。
本发明采用的技术方案如下：本发明以处理后的芬顿铁泥，氧化铝为主要原料，加入一定量的造孔剂，采用挤出滚圆法制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂。包括以下步骤：
（1）向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干。并将干燥后的原料在球磨机中磨细；
（2）将（1）所述处理好的芬顿铁泥与一定量的活性氧化铝粉一同置于容器中，加入适量造孔剂和水搅拌混匀得到混合物料；
（3）将（2）所述的混合物料放入挤出制条机中，通过一定孔径的圆孔模板挤出，经切粒后得到圆柱状颗粒；
（4）将（3）所述的圆柱状颗粒置于离心滚圆机的成球盘中成球，制得催化剂预制体；
（5）将（4）所述的催化剂预制体进行干燥、煅烧处理后，得到臭氧氧化nbsCOD催化剂。
在优选实施方式中，所述芬顿铁泥的加入量为活性氧化铝粉的20 -60wt%。
在优选实施方式中，所述造孔剂可以是田菁粉、煤粉、淀粉中的一种或几种。
在优选实施方式中，所述造孔剂的加入量为芬顿铁泥和活性氧化铝总量的2-10wt%。。
在优选实施方式中，所述圆柱状颗粒的长径比为0.85-1.00。
在优选实施方式中，所述成球盘的转速为40-50r/min。
在优选实施方式中，所述催化剂预制体的煅烧温度为450-550℃，保温时间为2-4h。
本发明制备的臭氧氧化nbsCOD催化剂的密度为0.70-1.00 g/cm3，气孔率为65-82%，吸水率为55-75%，抗压强度高于80 N。制备的催化剂能够有效去除工业污水中的nbsCOD，臭氧催化氧化1 h，对工业污水中nbsCOD的去除率可达75 %以上。
本发明提供了利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的方法，以处理后的芬顿铁泥，活性氧化铝为主要原料，添加一定量的造孔剂，采用挤出-滚圆法，经挤条、切粒、滚圆、煅烧等步骤制得臭氧氧化nbsCOD催化剂。所述挤出-滚圆法有效解决了芬顿铁泥作为瘠性物料，利用传统滚动成球法不易成型，且催化剂强度较低的问题。同时以田菁粉、煤粉、淀粉中的一种或几种为造孔剂，在高温煅烧时分解挥发，可以增加催化剂的气孔率，从而提高了催化剂与臭氧的接触面积，增强了催化剂对工业污水中nbsCOD的催化降解能力。
具体实施方式
实施例1
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取100 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入2 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为0.85的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为40 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中450 ℃下煅烧2 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.84g/cm3，气孔率为76.8 %，吸水率为68.8 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为75.5 %。
实施例2
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取200 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入6 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为0.95的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为45 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中500 ℃下煅烧3 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.87g/cm3，气孔率为75.9 %，吸水率为68.1 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为79.8 %。
实施例3
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取300 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入10 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为1.00的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为50 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中550 ℃下煅烧4 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.92g/cm3，气孔率为72.3 %，吸水率为65.6 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为83.7 %。
实施例4
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取100 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入10 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为0.85的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为45 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中500 ℃下煅烧3 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.72g/cm3，气孔率为81.2 %，吸水率为72.7 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为78.2 %。
实施例5
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取100 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入6wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为0.95的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为50 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中550 ℃下煅烧4h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.76 g/cm3，气孔率为79.5 %，吸水率为70.4 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为76.4 %。
实施例6
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取200 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入2 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为0.85的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为50 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中550 ℃下煅烧4 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.89g/cm3，气孔率为74.6 %，吸水率为70.4 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为78.3 %。
实施例7
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取200 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入10 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为1.00的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为40 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中500 ℃下煅烧3 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.83g/cm3，气孔率为77.3 %，吸水率为70.1 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为81.2%。
实施例8
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取300 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入6 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为1.00的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为45 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中450 ℃下煅烧2 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.94g/cm3，气孔率为70.5 %，吸水率为63.7 %。臭氧催化氧化1h，对COD去除率为83.4 %。
实施例9
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取300 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入2 wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为0.85的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为50 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中500 ℃下煅烧4 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的，催化剂其密度为0.98g/cm3，气孔率为67.2 %，吸水率为59.3 %。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为80.1 %。
实施例10
先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，放入球磨机中磨细。称取300 kg磨细的芬顿铁泥、500 kg活性氧化铝粉置于容器中，加入10wt%的造孔剂，加入适量水搅拌混匀。然后将混合物料放入挤出制条机中，经挤条、切粒得到长径比为0.95的圆柱状颗粒。将圆柱状颗粒置于转速为40 r/min成球盘中成球，制得催化剂预制体。将催化剂预制体放入马弗炉中450℃下煅烧2 h得到催化剂，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂，其密度为0.90 g/cm3，气孔率为73.1 %，吸水率为66.4 %，。臭氧催化氧化1 h，对COD去除率为87.6 %。

Claims (1)

1.一种利用芬顿铁泥制备高孔隙率臭氧氧化nbsCOD催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：先向芬顿铁泥中加入氨水调节pH至6-10，60℃超声10-20min，滤去上层清液，分别用蒸馏水和无水乙醇反复清洗2-3次，然后放入干燥箱中烘干，将干燥后的原料在球磨机中磨细，再将处理好的芬顿铁泥与一定量的活性氧化铝粉一同置于容器中，加入适量造孔剂和水搅拌混匀，然后将混合物料放入挤出制条机中，通过一定孔径的圆孔模板挤出，经切粒得到圆柱状颗粒，将圆柱状颗粒置于离心滚圆机的成球盘中成球，制得催化剂预制体，对催化剂预制体进行干燥、煅烧处理后，得到臭氧氧化nbsCOD的催化剂；所述催化剂采用挤出滚圆法制备；芬顿铁泥的加入量为活性氧化铝粉的20-60wt%；造孔剂可以是田菁粉、煤粉、淀粉中的一种或几种；造孔剂的加入量为芬顿铁泥和活性氧化铝总量的2 -10 wt%；圆柱状颗粒的长径比为0.85-1.00；成球盘的转速为40-50r/min；催化剂预制体的煅烧处理温度为450-550℃，保温时间为2-4h；制备臭氧氧化nbsCOD催化剂的密度为0.70-1.00 g/cm3，气孔率为65-82 %，吸水率为55-75 %，抗压强度高于80 N。
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