CN110975862A - 一种用于臭氧反应器的高效催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于臭氧反应器的高效催化剂及其制备方法，所述高效催化剂包括具有催化的活性组分和高吸附性的催化剂载体组成，利用浸渍法使活性组分的金属离子贮藏在载体的孔道中，浸渍一定的时间后，除去过剩的溶液，然后干燥、焙烧、活化，得到所述的催化剂。本发明的催化剂对工业污水具有很好的处理能力，且操作便捷，催化剂制备工艺简单，能使工厂达到排污标准，不产生二次污染。

Description

一种用于臭氧反应器的高效催化剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及水处理技术领域，尤其涉及一种用于臭氧反应器的高效催化剂及其制备方法。
背景技术
化工艺废水深度处理含有大量难降解有毒有害的物质，其中主要是氨氮类、COD等物质。随着国家排放水标准逐渐提高，人们希望经过某种深度处理方式使得出水既能满足达标排放，又可以使水中有毒有害物质的浓度降低或得到去除。臭氧氧化技术因其可有效去除水中的色度，并且能提高可生化性的特点，已经逐渐应用到现代各种工业废水的处理中。但由于臭氧氧化未采用催化剂，导致臭氧利用率低下，氧化效率不高，已逐渐不能满足不断提高的国家污水排放标准。为了提高臭氧氧化对污染物的去除效率，臭氧催化氧化技术也成为了该环境领域的研究热点，为了提高体系的臭氧利用率和去除污染物的效率，本发明致力于研究开发催化活性高、寿命长、成本低又易于工业应用的催化剂。
申请内容
解决的技术问题：
本申请需要解决的技术问题是现有技术中臭氧利用率低下，氧化效率不高等技术问题，提出一种用于臭氧反应器的高效催化剂及其制备方法。
技术方案：
一种用于臭氧反应器的高效催化剂，由具有催化的活性组分和高吸附性的催化剂载体组成，所述具有催化的活性组分为稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物，稀土元素和过渡元素的质量份数配比为1:1-2，所述具有催化的活性组分与高吸附性的催化剂载体的质量份数配比为10:2.5-5。
作为本申请的一种优选技术方案：所述稀土元素包括Ce、La、Y一种或多种。
作为本申请的一种优选技术方案：所述过渡元素包括Fe、Cu、Co、 Zn、Mn、Ti、Sn、Ni一种或多种。
作为本申请的一种优选技术方案：所述的稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物是由其对应的硝酸盐溶液、硫酸盐溶液、醋酸盐溶液中的一种在500-1000℃高温焙烧形成的氧化物。
作为本申请的一种优选技术方案：所述高吸附性的催化剂载体为活性炭、氧化铝、陶粒、沸石、二氧化钛、蜂窝陶瓷中的一种或多种。
作为本申请的一种优选技术方案：所述用于臭氧反应器的高效催化剂制备方法为：
第一步：取高吸附性的催化剂载体，用清水洗净，并烘干，然后根据载体的堆密度计算载体的质量，按载体的质量分数负载不同负载量的金属离子，然后按具有催化的活性组分与高吸附性的催化剂载体的质量份数配比为10:2.5-5称取具有催化的活性组分，所述具有催化的活性组分为稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物，稀土元素和过渡元素的质量份数配比为1:1-2；
第二步：将第一步中稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物，加入去离子水中搅拌均匀至全部溶解；
第三步：将第一步中洗好烘干备用的高吸附性的催化剂载体倒入至第二步搅拌均匀的溶液中进行浸渍，边浸渍边搅动，使得负载均匀，浸渍8-10小时；
第四步：浸渍完成后，将高吸附性的催化剂载体取出，用氢氧化钾配置成pH=10的碱性溶液，然后再将高吸附性的催化剂载体泡在碱性溶液中1h；
第五步：弃去多余的溶液，将高吸附性的催化剂载体取出，用清水清洗2次，然后用烘箱在100℃将高吸附性的催化剂载体烘干；
第六步：最后将高吸附性的催化剂载体装入马弗炉中，按2℃/min上升至400-500℃，保温3h，然后自然降温降到室温得到所需的催化剂。
作为本申请的一种优选技术方案：所述第二步中搅拌速度为120-150r/min。
作为本申请的一种优选技术方案：所述三步中搅拌速度为120-150r/min。
有益效果：
本申请所述一种用于臭氧反应器的高效催化剂及其制备方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、催化剂对工业污水具有很好的处理能力，且操作便捷，催化剂制备工艺简单，出水TOC去除率在60%以上，出水COD去除率在70%以上，能使工厂达到排污标准；
2、更加经济、安全，臭氧利用率达到80%，提高了臭氧的利用率与氧化能力，解决了传统污水处理技术效率不高，污水处理成本过高的问题；
3、臭氧利用率高，氧化效率高；
4、经过该催化剂处理后的出水完全满足深度处理要求，不产生二次污染。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本申请的内容，但不应理解为对本申请的限制。在不背离本申请精神和实质的情况下，对本申请方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本申请的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1:
一种用于臭氧反应器的高效催化剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步：取氧化铝，用清水洗净，并烘干，然后按氧化铝的质量分数10%称取硝酸铈，然后按氧化铝的质量分数20%称取硝酸锰溶液；
第二步：将硝酸锰溶液和硝酸铈加入去离子水中，搅拌均匀至硝酸铈全部溶解；
第三步：将第一步中洗好烘干备用的氧化铝倒入至第二步搅拌均匀的溶液中进行浸渍，边浸渍边搅动，使得负载均匀，浸渍8小时；
第四步：浸渍完成后，将氧化铝取出，用氢氧化钾配置成pH=10的碱性溶液，然后再将氧化铝泡在碱性溶液中1h；
第五步：弃去多余的溶液，将氧化铝取出，用清水清洗2次，然后用烘箱在100℃将氧化铝烘干；
第六步：最后将氧化铝装入马弗炉中，按2℃/min上升至400℃，保温3h，然后自然降温到室温得到所需的催化剂，臭氧投加量为250mg/L时其对工业污水出水TOC去除率为63%，出水COD去除率在75%。
实施例2：
一种用于臭氧反应器的高效催化剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步：取二氧化钛，用清水洗净，并烘干，然后按二氧化钛的质量分数15%称取醋酸镧，然后按二氧化钛的质量分数15%称取硫酸铁；
第二步：将醋酸镧和硫酸铁加入去离子水中，搅拌均匀至醋酸镧全部溶解；
第三步：将第一步中洗好烘干备用的二氧化钛倒入至第二步搅拌均匀的溶液中进行浸渍，边浸渍边搅动，使得负载均匀，浸渍9小时；
第四步：浸渍完成后，将二氧化钛取出，用氢氧化钾配置成pH=10的碱性溶液，然后再将二氧化钛泡在碱性溶液中1h；
第五步：弃去多余的溶液，将二氧化钛取出，用清水清洗2次，然后用烘箱在100℃将二氧化钛烘干；
第六步：最后将二氧化钛装入马弗炉中，按2℃/min上升至450℃，保温3h，然后自然降温得到所需的催化剂，臭氧投加量为250mg/L时其对工业污水出水TOC去除率为65%，出水COD去除率在72%。
实施例3:
一种用于臭氧反应器的高效催化剂的制备方法，包括如下步骤：
第一步：取沸石，用清水洗净，并烘干，然后按沸石的质量分数10%称取硫酸钇，按沸石的质量分数30%称取硝酸钛溶液；
第二步：将硫酸钇和硝酸钛加入去离子水中，搅拌均匀至硫酸钇全部溶解；
第三步：将第一步中洗好烘干备用的沸石倒入至第二步搅拌均匀的溶液中进行浸渍，边浸渍边搅动，使得负载均匀，浸渍10小时；
第四步：浸渍完成后，将沸石取出，用氢氧化钾配置成pH=10的碱性溶液，然后再将沸石泡在碱性溶液中1h；
第五步：弃去多余的溶液。将沸石取出，用清水清洗2次，然后用烘箱在100℃将沸石烘干；
第六步：最后将沸石装入马弗炉中，按2℃/min上升至500℃，保温3h，然后自然降温得到所需的催化剂，臭氧投加量为250mg/L时其对工业污水出水TOC去除率为68%，出水COD去除率在77%。

Claims (8)

1.一种用于臭氧反应器的高效催化剂，其特征在于：由具有催化的活性组分和高吸附性的催化剂载体组成，所述具有催化的活性组分为稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物，稀土元素和过渡元素的质量份数配比为1:1-2，所述具有催化的活性组分与高吸附性的催化剂载体的质量份数配比为10:2.5-5。
2.根据权利要求1所述的用于臭氧反应器的高效催化剂，其特征在于：所述稀土元素包括Ce、La、Y一种或多种。
3. 根据权利要求1所述的用于臭氧反应器的高效催化剂，其特征在于：所述过渡元素包括Fe、Cu、Co、 Zn、Mn、Ti、Sn、Ni一种或多种。
4.根据权利要求1所述的用于臭氧反应器的高效催化剂，其特征在于：所述的稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物是由其对应的硝酸盐溶液、硫酸盐溶液、醋酸盐溶液中的一种在500-1000℃高温焙烧形成的氧化物。
5.根据权利要求1所述的用于臭氧反应器的高效催化剂，其特征在于：所述高吸附性的催化剂载体为活性炭、氧化铝、陶粒、沸石、二氧化钛、蜂窝陶瓷中的一种或多种。
6.一种权利要求1-5任一所述用于臭氧反应器的高效催化剂的制备方法，其特征在于，步骤为：
第一步：取高吸附性的催化剂载体，用清水洗净，并烘干，然后根据载体的堆密度计算载体的质量，按载体的质量分数负载不同负载量的金属离子，然后按具有催化的活性组分与高吸附性的催化剂载体的质量份数配比为10:2.5-5称取具有催化的活性组分，所述具有催化的活性组分为稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物，稀土元素和过渡元素的质量份数配比为1:1-2；
第二步：将第一步中稀土元素的氧化物和过渡元素的氧化物，加入去离子水中搅拌均匀至全部溶解；
第三步：将第一步中洗好烘干备用的高吸附性的催化剂载体倒入至第二步搅拌均匀的溶液中进行浸渍，边浸渍边搅动，使得负载均匀，浸渍8-10小时；
第四步：浸渍完成后，将高吸附性的催化剂载体取出，用氢氧化钾配置成pH=10的碱性溶液，然后再将高吸附性的催化剂载体泡在碱性溶液中1h；
第五步：弃去多余的溶液，将高吸附性的催化剂载体取出，用清水清洗2次，然后用烘箱在100℃将高吸附性的催化剂载体烘干；
第六步：最后将高吸附性的催化剂载体装入马弗炉中，按2℃/min上升至400-500℃，保温3h，然后自然降温降到室温得到所需的催化剂。
7.根据权利要求6所述用于臭氧反应器的高效催化剂的制备方法，其特征在于：所述第二步中搅拌速度为120-150r/min。
8.根据权利要求6所述用于臭氧反应器的高效催化剂的制备方法，其特征在于：所述第三步中搅拌速度为120-150r/min。
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