CN110152682A - 一种有机废水臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种有机废水臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用，该有机废水臭氧氧化催化剂原料按照质量份包括：活性金属0.6‑1.2质量份、二氧化钛20‑26质量份、三氧化二铝41‑45质量份、二氧化锰14‑20质量份、活性炭8.2‑9.6质量份，所述活性金属包括钛、铜、锌、镍和锰，所述钛、铜、锌、镍和锰的质量比为1.2∶3∶2∶1.6∶2.2，本有机废水臭氧氧化催化剂，以三氧化二铝为载体，配合活性炭的吸附可以加速臭氧的分解，臭氧分解产生极强氧化性的羟基自由基，羟基自由基与有机物进行取代、加合、电子转移、断键等反应，氧化有机污染物时无选择性且不会造成二次污染，能把大分子难降解有机污染物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，提高废水的可生化性。
Description
技术领域
本发明涉及氧化剂技术领域，具体为一种有机废水臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着化学工业的发展和化工合成产品的广泛应用，水环境中难降解的有机污染物和新型污染物的种类、含量明显增加，随着我国环境意识的逐渐加强，污水排放标准的不断升级，各级相关单位都加强了废水治理的力度，以达到国家水处理标准，臭氧催化氧化技术处理炼油废水以其处理效率高，操作简单而得到广泛关注和应用，由于其氧化选择性、臭氧利用率低、运行成本高等问题，臭氧氧化技术的推广应用受到了严重限制，因此，制备一种催化活性高、稳定性好、制备成本低且无二次污染的臭氧催化剂成为必要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种有机废水臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用，制备工艺简单，以三氧化二铝为载体的多金属氧化物具备极高的活性，废水处理效果好，方便回收使用，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提出：一种有机废水臭氧氧化催化剂，该有机废水臭氧氧化催化剂原料按照质量份包括：活性金属0.6-1.2质量份、二氧化钛20-26质量份、三氧化二铝41-45质量份、二氧化锰14-20质量份、活性炭8.2-9.6质量份，所述活性金属包括钛、铜、锌、镍和锰，所述钛、铜、锌、镍和锰的质量比为1.2∶3∶2∶1.6∶2.2。
作为本发明的一种优选技术方案：所述三氧化二铝为球状，且三氧化二铝的直径为2.4-2.8mm 。
作为本发明的一种优选技术方案：所述活性炭需浸入乙酸锌醇溶液中进行处理，处理时间为1.5h。
本发明还提供一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法：
S1）载体制备：将三氧化二铝颗粒加入到体积分数为65％-70％的乙醇溶液中，在28-32℃的环境下进行震荡清洗，连续清洗三次，再将清洗后的三氧化二铝加入体积分数为45％的硝酸中除去表面的氧化层，使用纯水进行清洗，而后在80-90℃的温度下烘干；
S2）改性处理：将活性金属研磨至纳米级颗粒，将纳米级金属颗粒加入到柠檬酸三钠溶液中，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，搅拌时间为2.4-3h，搅拌后得到改性的活性金属沉淀物，烘干备用；
S3）包附处理：将烘干后的活性金属沉淀物加入到体积分数为40％的乙醇溶液中，混合均匀后加入氨水和正硅酸乙酯，氨水的体积分数为20％-25％，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，烘干后得到负载的金属氧化物；
S4）浸渍：将包附处理后的金属氧化物加入到钛基化合物的凝胶溶液中，加热搅拌均匀，再将处理后的三氧化二铝颗粒定速定量加注到凝胶溶液中，通过超声波振荡器进行震荡处理，震荡处理的时间为3-4h，将处理后的粒子材料置于90-100℃的环境下进行干燥，干燥时间为1.5-2h；
S5）混合处理：将浸渍后的三氧化二铝、负载的金属氧化物、二氧化钛、二氧化锰和活性炭加入到纳米研磨机中进行研磨处理，研磨时间为20-30min，将研磨处理后的粒子材料加入到烘箱中进行水热反应，水热处理后的粒子材料加入到煅烧炉进行高温煅烧，得到以三氧化二铝为载体的金属氧化物型催化剂。
作为本发明的一种优选技术方案：包附处理时重复三次加注搅拌，单次加注的氨水质量为活性金属质量的20倍。
作为本发明的一种优选技术方案：混合处理煅烧时，煅烧炉的工艺条件为600-750℃，恒温煅烧，时间为1.5-2h。
本发明还提供一种有机废水臭氧氧化催化剂的应用：在臭氧氧化处理废水的工艺中，催化剂的存在可以促进臭氧转化成氧化能力更强的羟基自由基，进而提高污水处理效果和速率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本有机废水臭氧氧化催化剂，以三氧化二铝为载体，通过改性的金属氧化物制得催化物，配合活性炭的吸附可以加速臭氧的分解，臭氧分解产生极强氧化性的羟基自由基，羟基自由基与有机物进行取代、加合、电子转移、断键等反应，氧化有机污染物时无选择性且不会造成二次污染，能把大分子难降解有机污染物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，提高废水的可生化性。
附图说明
图1为本发明一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供以下技术方案：
实施例一：
一种有机废水臭氧氧化催化剂，该有机废水臭氧氧化催化剂原料按照质量份包括：活性金属0.6质量份、二氧化钛20质量份、三氧化二铝41质量份、所述三氧化二铝为球状，且三氧化二铝的直径为2.4mm，二氧化锰14质量份、活性炭8.2质量份，所述活性金属包括钛、铜、锌、镍和锰，所述活性炭需浸入乙酸锌醇溶液中进行处理，处理时间为1.5h，所述钛、铜、锌、镍和锰的质量比为1.2∶3∶2∶1.6∶2.2。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1）载体制备：将三氧化二铝颗粒加入到体积分数为65％的乙醇溶液中，在28-32℃的环境下进行震荡清洗，连续清洗三次，再将清洗后的三氧化二铝加入体积分数为45％的硝酸中除去表面的氧化层，使用纯水进行清洗，而后在80℃的温度下烘干；
S2）改性处理：将活性金属研磨至纳米级颗粒，将纳米级金属颗粒加入到柠檬酸三钠溶液中，在60℃下搅拌使其分散均匀，搅拌时间为2.4h，搅拌后得到改性的活性金属沉淀物，烘干备用；
S3）包附处理：将烘干后的活性金属沉淀物加入到体积分数为40％的乙醇溶液中，混合均匀后加入氨水和正硅酸乙酯，氨水的体积分数为20％，在60℃下搅拌使其分散均匀，烘干后得到负载的金属氧化物，包附处理时重复三次加注搅拌，单次加注的氨水质量为活性金属质量的20倍；
S4）浸渍：将包附处理后的金属氧化物加入到钛基化合物的凝胶溶液中，加热搅拌均匀，再将处理后的三氧化二铝颗粒定速定量加注到凝胶溶液中，通过超声波振荡器进行震荡处理，震荡处理的时间为3-4h，将处理后的粒子材料置于90-100℃的环境下进行干燥，干燥时间为1.5-2h；
S5）混合处理：将浸渍后的三氧化二铝、负载的金属氧化物、二氧化钛、二氧化锰和活性炭加入到纳米研磨机中进行研磨处理，研磨时间为20-30min，将研磨处理后的粒子材料加入到烘箱中进行水热反应，水热处理后的粒子材料加入到煅烧炉进行高温煅烧，得到以三氧化二铝为载体的金属氧化物型催化剂，混合处理煅烧时，煅烧炉的工艺条件为600℃，恒温煅烧，时间为1.5-2h。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的应用，在臭氧氧化处理废水的工艺中，催化剂的存在可以促进臭氧转化成氧化能力更强的羟基自由基，进而提高污水处理效果和速率。
实施例二：
一种有机废水臭氧氧化催化剂，该有机废水臭氧氧化催化剂原料按照质量份包括：活性金属0.7质量份、二氧化钛21质量份、三氧化二铝42质量份、所述三氧化二铝为球状，且三氧化二铝的直径为2.4-2.8mm，二氧化锰15质量份、活性炭8.3质量份，所述活性金属包括钛、铜、锌、镍和锰，所述活性炭需浸入乙酸锌醇溶液中进行处理，处理时间为1.5h，所述钛、铜、锌、镍和锰的质量比为1.2∶3∶2∶1.6∶2.2。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1）载体制备：将三氧化二铝颗粒加入到体积分数为66％的乙醇溶液中，在28-32℃的环境下进行震荡清洗，连续清洗三次，再将清洗后的三氧化二铝加入体积分数为45％的硝酸中除去表面的氧化层，使用纯水进行清洗，而后在80℃的温度下烘干；
S2）改性处理：将活性金属研磨至纳米级颗粒，将纳米级金属颗粒加入到柠檬酸三钠溶液中，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，搅拌时间为2.4-3h，搅拌后得到改性的活性金属沉淀物，烘干备用；
S3）包附处理：将烘干后的活性金属沉淀物加入到体积分数为40％的乙醇溶液中，混合均匀后加入氨水和正硅酸乙酯，氨水的体积分数为21％，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，烘干后得到负载的金属氧化物，包附处理时重复三次加注搅拌，单次加注的氨水质量为活性金属质量的20倍；
S4）浸渍：将包附处理后的金属氧化物加入到钛基化合物的凝胶溶液中，加热搅拌均匀，再将处理后的三氧化二铝颗粒定速定量加注到凝胶溶液中，通过超声波振荡器进行震荡处理，震荡处理的时间为3-4h，将处理后的粒子材料置于90-100℃的环境下进行干燥，干燥时间为1.5-2h；
S5）混合处理：将浸渍后的三氧化二铝、负载的金属氧化物、二氧化钛、二氧化锰和活性炭加入到纳米研磨机中进行研磨处理，研磨时间为20-30min，将研磨处理后的粒子材料加入到烘箱中进行水热反应，水热处理后的粒子材料加入到煅烧炉进行高温煅烧，得到以三氧化二铝为载体的金属氧化物型催化剂，混合处理煅烧时，煅烧炉的工艺条件为600-750℃，恒温煅烧，时间为1.5-2h。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的应用，在臭氧氧化处理废水的工艺中，催化剂的存在可以促进臭氧转化成氧化能力更强的羟基自由基，进而提高污水处理效果和速率。
实施例三：
一种有机废水臭氧氧化催化剂，该有机废水臭氧氧化催化剂原料按照质量份包括：活性金属0.8质量份、二氧化钛22质量份、三氧化二铝43质量份、所述三氧化二铝为球状，且三氧化二铝的直径为2.4-2.8mm，二氧化锰16质量份、活性炭8.9质量份，所述活性金属包括钛、铜、锌、镍和锰，所述活性炭需浸入乙酸锌醇溶液中进行处理，处理时间为1.5h，所述钛、铜、锌、镍和锰的质量比为1.2∶3∶2∶1.6∶2.2。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1）载体制备：将三氧化二铝颗粒加入到体积分数为68％的乙醇溶液中，在28-32℃的环境下进行震荡清洗，连续清洗三次，再将清洗后的三氧化二铝加入体积分数为45％的硝酸中除去表面的氧化层，使用纯水进行清洗，而后在85℃的温度下烘干；
S2）改性处理：将活性金属研磨至纳米级颗粒，将纳米级金属颗粒加入到柠檬酸三钠溶液中，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，搅拌时间为2.4-3h，搅拌后得到改性的活性金属沉淀物，烘干备用；
S3）包附处理：将烘干后的活性金属沉淀物加入到体积分数为40％的乙醇溶液中，混合均匀后加入氨水和正硅酸乙酯，氨水的体积分数为24％，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，烘干后得到负载的金属氧化物，包附处理时重复三次加注搅拌，单次加注的氨水质量为活性金属质量的20倍；
S4）浸渍：将包附处理后的金属氧化物加入到钛基化合物的凝胶溶液中，加热搅拌均匀，再将处理后的三氧化二铝颗粒定速定量加注到凝胶溶液中，通过超声波振荡器进行震荡处理，震荡处理的时间为3-4h，将处理后的粒子材料置于95℃的环境下进行干燥，干燥时间为1.5-2h；
S5）混合处理：将浸渍后的三氧化二铝、负载的金属氧化物、二氧化钛、二氧化锰和活性炭加入到纳米研磨机中进行研磨处理，研磨时间为25min，将研磨处理后的粒子材料加入到烘箱中进行水热反应，水热处理后的粒子材料加入到煅烧炉进行高温煅烧，得到以三氧化二铝为载体的金属氧化物型催化剂，混合处理煅烧时，煅烧炉的工艺条件为600-750℃，恒温煅烧，时间为1.5-2h。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的应用，在臭氧氧化处理废水的工艺中，催化剂的存在可以促进臭氧转化成氧化能力更强的羟基自由基，进而提高污水处理效果和速率。
实施例四：
一种有机废水臭氧氧化催化剂，该有机废水臭氧氧化催化剂原料按照质量份包括：活性金属1.2质量份、二氧化钛26质量份、三氧化二铝45质量份、所述三氧化二铝为球状，且三氧化二铝的直径为2.4-2.8mm，二氧化锰20质量份、活性炭9.6质量份，所述活性金属包括钛、铜、锌、镍和锰，所述活性炭需浸入乙酸锌醇溶液中进行处理，处理时间为1.5h，所述钛、铜、锌、镍和锰的质量比为1.2∶3∶2∶1.6∶2.2。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
S1）载体制备：将三氧化二铝颗粒加入到体积分数为70％的乙醇溶液中，在28-32℃的环境下进行震荡清洗，连续清洗三次，再将清洗后的三氧化二铝加入体积分数为45％的硝酸中除去表面的氧化层，使用纯水进行清洗，而后在90℃的温度下烘干；
S2）改性处理：将活性金属研磨至纳米级颗粒，将纳米级金属颗粒加入到柠檬酸三钠溶液中，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，搅拌时间为2.4-3h，搅拌后得到改性的活性金属沉淀物，烘干备用；
S3）包附处理：将烘干后的活性金属沉淀物加入到体积分数为40％的乙醇溶液中，混合均匀后加入氨水和正硅酸乙酯，氨水的体积分数为25％，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，烘干后得到负载的金属氧化物，包附处理时重复三次加注搅拌，单次加注的氨水质量为活性金属质量的20倍；
S4）浸渍：将包附处理后的金属氧化物加入到钛基化合物的凝胶溶液中，加热搅拌均匀，再将处理后的三氧化二铝颗粒定速定量加注到凝胶溶液中，通过超声波振荡器进行震荡处理，震荡处理的时间为3-4h，将处理后的粒子材料置于100℃的环境下进行干燥，干燥时间为1.5-2h；
S5）混合处理：将浸渍后的三氧化二铝、负载的金属氧化物、二氧化钛、二氧化锰和活性炭加入到纳米研磨机中进行研磨处理，研磨时间为30min，将研磨处理后的粒子材料加入到烘箱中进行水热反应，水热处理后的粒子材料加入到煅烧炉进行高温煅烧，得到以三氧化二铝为载体的金属氧化物型催化剂，混合处理煅烧时，煅烧炉的工艺条件为600-750℃，恒温煅烧，时间为1.5-2h。
一种有机废水臭氧氧化催化剂的应用，在臭氧氧化处理废水的工艺中，催化剂的存在可以促进臭氧转化成氧化能力更强的羟基自由基，进而提高污水处理效果和速率。
本发明好处：制备工艺简单，以三氧化二铝为载体的多金属氧化物具备极高的活性，废水处理效果好，方便回收使用，生产过程中污染小，成品稳定性强
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种有机废水臭氧氧化催化剂，其特征在于：该有机废水臭氧氧化催化剂原料按照质量份包括：活性金属0.6-1.2质量份、二氧化钛20-26质量份、三氧化二铝41-45质量份、二氧化锰14-20质量份、活性炭8.2-9.6质量份，所述活性金属包括钛、铜、锌、镍和锰，所述钛、铜、锌、镍和锰的质量比为1.2∶3∶2∶1.6∶2.2。
2.根据权利要求1所述的一种有机废水臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述三氧化二铝为球状，且三氧化二铝的直径为2.4-2.8mm 。
3.根据权利要求1所述的一种有机废水臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述活性炭需浸入乙酸锌醇溶液中进行处理，处理时间为1.5h。
4.一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1）载体制备：将三氧化二铝颗粒加入到体积分数为65％-70％的乙醇溶液中，在28-32℃的环境下进行震荡清洗，连续清洗三次，再将清洗后的三氧化二铝加入体积分数为45％的硝酸中除去表面的氧化层，使用纯水进行清洗，而后在80-90℃的温度下烘干；
S2）改性处理：将活性金属研磨至纳米级颗粒，将纳米级金属颗粒加入到柠檬酸三钠溶液中，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，搅拌时间为2.4-3h，搅拌后得到改性的活性金属沉淀物，烘干备用；
S3）包附处理：将烘干后的活性金属沉淀物加入到体积分数为40％的乙醇溶液中，混合均匀后加入氨水和正硅酸乙酯，氨水的体积分数为20％-25％，在60-70℃下搅拌使其分散均匀，烘干后得到负载的金属氧化物；
S4）浸渍：将包附处理后的金属氧化物加入到钛基化合物的凝胶溶液中，加热搅拌均匀，再将处理后的三氧化二铝颗粒定速定量加注到凝胶溶液中，通过超声波振荡器进行震荡处理，震荡处理的时间为3-4h，将处理后的粒子材料置于90-100℃的环境下进行干燥，干燥时间为1.5-2h；
S5）混合处理：将浸渍后的三氧化二铝、负载的金属氧化物、二氧化钛、二氧化锰和活性炭加入到纳米研磨机中进行研磨处理，研磨时间为20-30min，将研磨处理后的粒子材料加入到烘箱中进行水热反应，水热处理后的粒子材料加入到煅烧炉进行高温煅烧，得到以三氧化二铝为载体的金属氧化物型催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于：包附处理时重复三次加注搅拌，单次加注的氨水质量为活性金属质量的20倍。
6.根据权利要求4所述的一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于：混合处理煅烧时，煅烧炉的工艺条件为600-750℃，恒温煅烧，时间为1.5-2h。
7.一种有机废水臭氧氧化催化剂的应用，其特征在于：在臭氧氧化处理废水的工艺中，催化剂的存在可以促进臭氧转化成氧化能力更强的羟基自由基，进而提高污水处理效果和速率。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190823 |
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