CN114210338B - 用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114210338B CN114210338B CN202111559255.8A CN202111559255A CN114210338B CN 114210338 B CN114210338 B CN 114210338B CN 202111559255 A CN202111559255 A CN 202111559255A CN 114210338 B CN114210338 B CN 114210338B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- catalyst
- solution
- perovskite
- catalyzing
- nitrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 87
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 27
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 49
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 32
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 30
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 26
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 21
- 239000012018 catalyst precursor Substances 0.000 claims description 20
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 19
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 11
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 11
- VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L calcium acetate Chemical compound [Ca+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O VSGNNIFQASZAOI-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 235000011092 calcium acetate Nutrition 0.000 claims description 10
- 229960005147 calcium acetate Drugs 0.000 claims description 10
- 239000001639 calcium acetate Substances 0.000 claims description 10
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000009472 formulation Methods 0.000 claims description 9
- 229940071125 manganese acetate Drugs 0.000 claims description 9
- UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);diacetate Chemical compound [Mn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O UOGMEBQRZBEZQT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 238000006385 ozonation reaction Methods 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 9
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 159000000007 calcium salts Chemical class 0.000 claims description 6
- 150000002696 manganese Chemical class 0.000 claims description 6
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910001981 cobalt nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 3
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 3
- MCDLETWIOVSGJT-UHFFFAOYSA-N acetic acid;iron Chemical compound [Fe].CC(O)=O.CC(O)=O MCDLETWIOVSGJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WYYQVWLEPYFFLP-UHFFFAOYSA-K chromium(3+);triacetate Chemical compound [Cr+3].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CC([O-])=O WYYQVWLEPYFFLP-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 229940011182 cobalt acetate Drugs 0.000 claims description 2
- QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L cobalt(II) acetate Chemical compound [Co+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O QAHREYKOYSIQPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 2
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 18
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 54
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 16
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 15
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 9
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 9
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 9
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 9
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 8
- YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L silver sulfate Chemical compound [Ag+].[Ag+].[O-]S([O-])(=O)=O YPNVIBVEFVRZPJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 8
- 229910000367 silver sulfate Inorganic materials 0.000 description 8
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 7
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 7
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 5
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 4
- 229960004887 ferric hydroxide Drugs 0.000 description 4
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N magnesium nitrate Chemical compound [Mg+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YIXJRHPUWRPCBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 4
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 2
- 238000009303 advanced oxidation process reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 2
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 2
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 2
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N caprylic alcohol Natural products CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000004043 dyeing Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- QUMITRDILMWWBC-UHFFFAOYSA-N nitroterephthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=C(C(O)=O)C([N+]([O-])=O)=C1 QUMITRDILMWWBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 2
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 2
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 2
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 1
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 230000001804 emulsifying effect Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- FRRCAVMHRGDBRZ-UHFFFAOYSA-N ethyl acetate;3-oxobutanoic acid Chemical compound CCOC(C)=O.CC(=O)CC(O)=O FRRCAVMHRGDBRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N n-Octanol Natural products CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005935 nucleophilic addition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010534 nucleophilic substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 238000010525 oxidative degradation reaction Methods 0.000 description 1
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 230000002468 redox effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/8892—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2523/00—Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
- C02F2101/345—Phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/38—Organic compounds containing nitrogen
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于催化剂制备技术领域,具体涉及一种用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用。用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂其结构式为MCaMnO4,其中,M为Cr、Fe、Co或Mn中的一种。本发明的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂具有化学性质稳定、可重复使用、催化活性高、对环境友好、不会对水体造成污染的特点。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域,具体涉及一种用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着科技的快速发展,人民对生活质量的追求越来越高,产生的废水也越来越难处理,如抗生素类废水、印染废水、含有消毒副产物的废水、苯酚废水等。抗生素类废水原料利用率低、提炼纯度低、废水中残留抗菌素含量高;印染废水水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大;苯酚废水通常来源于炼油厂、焦化厂、煤气厂和以及用酚作原料或合成酚的各种工厂,不经处理排放对水生生物的繁殖和生存造成伤害,会使农作物枯萎死亡。面对水资源严重短缺的问题,对废水进行处理并进行回用迫在眉睫。常见的污水处理方法有生物法、物理法和化学法,其中生物法虽然处理成本较低,但受外界环境影响较大。物理法(沉淀、过滤、膜分离)对污染物只进行了分离作用,并未将污染物降解为小分子物质或矿化。化学法因其适应性强而被广泛用于处理工业废水,其中高级氧化法(AOP)是一种既高效又廉价的处理难降解有机废水的方法。
将臭氧氧化法用于降解有机废水具有反应迅速、设备尺寸小、设备费用低和剩余的臭氧易于分解为氧、不会产生二次污染的特点,臭氧氧化处理有机废水技术在近年来得到了较多的研究和发展。然而,单独臭氧氧化存在一些缺点,例如臭氧利用率低,对苯胺等难降解污染物的矿化非常有限。因此,臭氧与其他AOP的结合旨在克服这些限制,包括H2O2/O3、超声波/臭氧氧化以及使用均相或非均相催化剂的催化臭氧氧化。一般而言,非均相催化臭氧氧化作为一种可靠的替代方法已受到广泛关注,可在无需额外化学品和能源的情况下消除和矿化废水中的难降解有机污染物。到目前为止,许多无金属和金属材料已被用作有效催化剂,用于增强臭氧氧化以生成非选择性活性氧物种(ROS)。因此寻找绿色、高效的催化剂是催化臭氧氧化降解有机废水的研究重点。
中国专利CN1785511A公开一种Ru/Al2O3催化臭氧氧化催化剂及其微波合成方法,Ru/Al2O3催化臭氧氧化催化剂其载体为Al2O3,活性组分为RuO2,负载量为0.1~2.0wt.%。上述催化剂的合成方法,步骤为:采用等体积浸渍法将1g/L~20g/L的RuCl3溶液和Al2O3载体等体积混合;在10~30℃下,摇床中浸渍,然后干燥2~12小时;最后微波加热得到成品催化剂,其中微波加热功率为100~700W,加热时间为3~20min。此专利中Ru/Al2O3催化剂可以用于催化臭氧氧化降解有机废水,将贵金属作为催化剂虽然具有良好的稳定性,但贵金属催化剂的经济成本较高,在工业应用上不符合经济性原则,并且催化剂有效成分的流失是催化臭氧氧化过程中不可避免的,一旦重金属进入水体很容易导致水体的二次污染。
中国专利CN1559938A公开一种以羟基氧化铁为催化剂的催化臭氧氧化给水深度处理方法,地表水经过混凝、沉淀、过滤等处理后依次进入臭氧接触塔、催化剂床、生物活性炭滤床,除去水中的有机物,最后经消毒后进入网管。此专利中提供了一种使用羟基氧化铁催化臭氧氧化降解有机废水的方法,该方法虽然具有良好的催化活性可以有效降解有机废水,但是羟基氧化铁稳定性较差,大部分在反应后变为氧化铁,难以重复利用。
目前,亟需提供一种对环境友好、不会对水体造成污染、价格经济、在催化臭氧氧化过程中化学性质稳定、可重复使用的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂,具有化学性质稳定、可重复使用、催化活性高、对环境友好、不会对水体造成污染的特点;本发明同时提供了用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的制备方法和应用。
本发明所述的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂,其结构式为MCaMnO4,其中,M为Cr、Fe、Co或Mn中的一种。
本发明所述的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将M盐、钙盐和锰盐溶于去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将溶液B加入到溶液A中,加入氨水调节pH,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应后,加热煮沸,过滤,洗涤,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,加热,过滤,得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过干燥、焙烧,得到用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂。
步骤(1)中所述的M盐为硝酸铬、硝酸铁、硝酸钴、硝酸锰、乙酸铬、乙酸亚铁、乙酸钴或乙酸锰中的一种。
步骤(1)中所述的钙盐为乙酸钙或硝酸钙。
步骤(1)中所述的锰盐为乙酸锰或硝酸锰。
步骤(1)中所述的溶液A的浓度为0.3-2mol/L。
步骤(2)中所述的H2O2溶液的浓度为8-12%。
步骤(3)中所述的溶液A与溶液B的体积比为50-100:25-100。
步骤(3)中所述的调节pH至10.5-11.5。
步骤(4)中所述的搅拌反应时间为3-4h。
步骤(4)中所述的煮沸时间为20-30min。
步骤(4)中所述的洗涤是采用热水洗涤,热水温度为75-100℃,洗涤次数为3-5次。
步骤(5)中所述的沉淀物D与去离子水的质量比为0.1-0.2:1。
步骤(5)中所述的加热温度为180-250℃,加热时间为48-72h。
步骤(5)中所述的加热是在高温高压反应釜中加热。
步骤(6)中所述的干燥温度为80-100℃,干燥时间4-6h。
步骤(6)中所述的焙烧温度为300-900℃,焙烧时间为4-6h。
本发明中选取有机金属盐和/或硝酸金属盐作为反应物,以保证在后续的焙烧和洗涤过程中杂质可以被有效去除;选取H2O2作为氧化剂参与反应,一方面可以氧化金属元素至所需的+3价,保证制备的催化剂前驱体的价态稳定,另一方面H2O2易于去除,并且不会引入杂质元素;选取氨水作为沉淀剂,可以使金属离子被沉淀,与液相分离。悬浊液C经过搅拌反应后,为了防止溶液中的溶解氧与金属离子反应,需要经过加热煮沸除去溶液中的氧气分子。将沉淀物D分散于去离子水中,在高温高压反应釜中进行进一步反应,是利用反应釜中的高温高压条件使固体材料经溶解而后再结晶,可以使得晶粒发育更加完整,粒度更小,且分布均匀,颗粒团聚较轻。催化剂前驱体经过焙烧,可以使得催化剂得到进一步的纯化,杂质被进一步去除。
本发明所述的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的应用是用于有机废水的处理,包括如下步骤:
向有机废水中加入用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂,通入臭氧和空气的混合气体反应,即得。
所述的有机废水为苯酚废水、苯胺废水、硝基对苯二甲酸废水或四环素废水中的一种。
所述的有机废水的COD为500-1000mg/L。
所述的用于催化臭氧氧化的催化剂与有机废水的配比为1:0.6-2,其中,用于催化臭氧氧化的催化剂以g计,有机废水以L计。
所述的臭氧和空气的体积比为1:30-61。
所述的反应时间为60-200min。
本发明所述的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂,其特点为化学组成符合类钙钛矿物质结构,化学性质稳定。
本发明致力于设计一种用于催化臭氧氧化处理有机废水的类钙钛矿催化剂,该催化剂可以有效促进臭氧氧化反应中活性自由基的生成,催化臭氧氧化降解多种有机化合物,能够最大程度的对废水中的有机化合物进行降解处理。在有机废水的处理过程中,利用锰、铁、铬、钴金属元素的氧化还原性,促进水溶液中臭氧分子的分解,产生活性氧自由基,这些氧自由基与芳香化合物的取代基发生亲核取代反应,或者在取代基的邻对位发生亲核加成反应,而后在自由基的强氧化作用下,芳香化合物取代基周围的双键被打开,氧化产生小分子有机酸,在自由基的进一步氧化作用下,小分子有机酸被氧化分解产生CO2和H2O。钙元素被确定是催化氧化的一个重要辅助因子,可以作为含氧物种结合和活化的场所,加入钙元素后会影响到氧的吸附、活化和还原行为;此外,由于钙离子在氧化物晶格框架中与氧的灵活配位,钙离子可以稳定高价锰的晶格结构。
本发明的有益效果如下:
本发明提供的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂以金属离子硝酸盐和/或有机盐为反应物,经过H2O2的氧化使得各金属价态稳定在“+3”价,经过氨水的沉淀作用并在高温高压条件下重结晶,最后经过煅烧得到较为纯净的类钙钛矿催化剂。本发明的类钙钛矿催化剂具有化学性质稳定、可重复使用、催化活性高、对环境友好、不会对水体造成污染的特点。有机废水处理中在金属离子的氧化还原与钙元素的辅助作用下,促进了水溶性臭氧的分解,产生大量活性自由基,达到有效去除COD的目的。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的制备方法如下:
(1)称取0.02mol乙酸钙、0.02mol硝酸铁和0.02mol乙酸锰溶于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制10%H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将50mL溶液B加入到步骤(1)得到的溶液A中,加入氨水调节溶液pH=11,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应3h后,加热煮沸30min,过滤分离,用100℃热水洗涤固体物3次,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,转移至聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中,250℃加热72h,过滤得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过90℃干燥5h,900℃焙烧4h,得到用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂。
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的应用如下:
取300ml配制的210g/L的模拟苯酚废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:55,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为520mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至36.4mg/L,COD去除率为93%。
对反应完成后的催化剂进行过滤收集,然后烘干,继续按照上述实验操作过程,再重复实验反应5次,以探究COD的去除率与催化剂使用次数的关系,实验结果见表1。
其中,COD的去除率计算方法为
表1实施例1中COD去除率与催化剂使用次数的关系表
从表1中可以看出,经过5次重复使用,催化剂的活性仍有87%的去除效率,这一结果也证明了合成的类钙钛矿催化剂可以多次重复利用而不影响其催化活性,具有较高的稳定性。
实施例2
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的制备方法如下:
(1)称取0.01mol硝酸钙、0.01mol硝酸铬和0.01mol硝酸锰溶于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制10%H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将25mL溶液B加入到步骤(1)得到的溶液A中,加入氨水调节溶液pH=10.5,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应3.5h后,加热煮沸20min,过滤分离,用75℃热水洗涤固体物5次,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,转移至聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中,230℃加热68h,过滤得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过80℃干燥6h,800℃焙烧5h,得到用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂。
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的应用如下:
取300ml配制的400g/L的模拟苯胺废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:40,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为1000mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至98mg/L,COD去除率为90.2%。
实施例3
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的制备方法如下:
(1)称取0.03mol乙酸钙、0.03mol硝酸钴和0.03mol乙酸锰溶于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制12%H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将50mL溶液B加入到步骤(1)得到的溶液A中,加入氨水调节溶液pH=11.5,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应4h后,加热煮沸25min,过滤分离,用90℃热水洗涤固体物4次,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,转移至聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中,240℃加热70h,过滤得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过100℃干燥4h,600℃焙烧6h,得到用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂。
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的应用如下:
取300ml配制的210g/L的模拟硝基对苯二甲酸废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:55,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为520mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至52mg/L,COD去除率为90%。
实施例4
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的制备方法如下:
(1)称取0.02mol乙酸钙、0.02mol硝酸锰和0.02mol乙酸锰溶于50mL去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制10%H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将50mL溶液B加入到步骤(1)得到的溶液A中,加入氨水调节溶液pH=11,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应3h后,加热煮沸30min,过滤分离,用100℃热水洗涤固体物3次,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,转移至聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中,250℃加热72h,过滤得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过90℃干燥5h,600℃焙烧6h,得到用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂。
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的应用如下:
取300ml配制的500g/L的模拟四环素废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:55,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为520mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至104mg/L,COD去除率为80%。
对比例1
(1)称取0.02mol硝酸锰、0.02mol硝酸镁和0.02mol硝酸铁溶于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制10%H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将50mL溶液B加入到步骤(1)得到的溶液A中,加入氨水调节溶液pH=11,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应3h后,加热煮沸30min,过滤分离,用100℃热水洗涤固体物3次,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,转移至聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中,250℃加热72h,过滤得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过90℃干燥5h,900℃焙烧4h,得到催化剂。
取300ml配制的210g/L的模拟苯酚废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:55,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为520mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至312mg/L,COD去除率为40%。在实验中发现镁基催化剂强碱位的数量明显少于钙基催化剂,并且镁基催化剂在此焙烧温度下容易导致催化剂孔道的崩塌造成催化剂比表面积的显著下降,因此COD的去除率明显低于本发明的钙基催化剂。
对比例2
(1)称取0.02mol乙酸钙、0.02mol硝酸铁和0.02mol硝酸铝溶于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制10%H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将50mL溶液B加入到步骤(1)得到的溶液A中,加入氨水调节溶液pH=11,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应3h后,加热煮沸30min,过滤分离,用100℃热水洗涤固体物3次,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,转移至聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中,250℃加热72h,过滤得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过90℃干燥5h,900℃焙烧4h,得到催化剂。
取300ml配制的210g/L的模拟苯酚废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:55,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为520mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至45mg/L,COD去除率为91.3%。虽然该催化剂具备较好的催化降解性能但是反应结束后催化剂即分解难以回收,催化剂活性组分流失严重。
对比例3
(1)称取0.02mol乙酸钙、0.02mol硝酸铁和0.02mol硝酸钴溶于100mL去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制10%H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将50mL溶液B加入到步骤(1)得到的溶液A中,加入氨水调节溶液pH=11,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应3h后,加热煮沸30min,过滤分离,用100℃热水洗涤固体物3次,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,转移至聚四氟乙烯内衬的高温高压反应釜中,250℃加热72h,过滤得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过90℃干燥5h,900℃焙烧4h,得到催化剂。
取300ml配制的210g/L的模拟苯酚废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:55,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为520mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至260mg/L,COD去除率为50%。该催化剂催化降解有机物的性能较差,故而本发明选择以钙、锰元素作为主体元素。
对比例4
中国专利CN105883915A公开一种纳米晶二氧化钛微球的制备方法及其作为臭氧氧化催化剂的应用,采用该专利中描述的方法制备了纳米晶二氧化钛。
1)将4g十二烷基硫酸钠溶于300g去离子水中得到水相溶液,然后置于高速分散机中以1000转/分的搅拌速率持续搅拌;
2)将4.8g乙酰乙酸乙醋,6.2g钛酸四正丁酯及10.0g正辛醇混合,并在室温下搅拌1小时,作为乳液法所需油相溶液;
3)将油相溶液倒入高速分散机中的水相溶液,以1000转/分的搅拌速率搅拌乳化,并在室温下持续搅拌24小时后,经真空抽滤,去离子水洗涤,然后于60℃干燥24h得到二氧化钛凝胶微球粉体;
4)将步骤3)所得二氧化钛凝胶微球粉体与去离子水混合得到混合物,二氧化钛凝胶微球粉体与去离子水比例为1g/60ml,并持续搅拌10分钟;
5)将步骤4)所得混合物倒入100ml水热釜中,密封并在160℃下保温12小时,最后经真空抽滤,去离子水洗涤,并于60℃干燥24h后得到纳米晶二氧化钛微球。
取300ml配制的210g/L的模拟苯酚废水倒入反应器中,称取0.5g上述催化剂放入反应器中的废水中,以1.0L/min的流速通入臭氧和空气的混合气体,臭氧和空气的体积比为1:55,反应120min,每隔20min取一次样,取样后用0.22μm的滤膜进行过滤,使用硫酸银与浓硫酸配制的氧化剂进行消解,用化学需氧量测定仪测定其COD数值,测定结果:初始COD为520mg/L,经过臭氧催化氧化降解后,COD降低至291mg/L,COD去除率为44%。
实施例1-4及对比例1-4的COD去除率结果见表2。
表2实施例1-4及对比例1-4的COD去除率结果
Claims (3)
1.一种用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂,其特征在于其结构式为MCaMnO4,其中,M为 Cr、Fe、Co或Mn中的一种;
用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的制备方法,包括如下步骤:
(1)将M盐、钙盐和锰盐溶于去离子水中,搅拌至完全溶解,得到溶液A;
(2)配制H2O2溶液,得到溶液B;
(3)在搅拌条件下,将溶液B加入到溶液A中,加入氨水调节pH,得到悬浊液C;
(4)悬浊液C搅拌反应后,加热煮沸,过滤,洗涤,离心,得到沉淀物D;
(5)将沉淀物D分散于去离子水中,加热,过滤,得到催化剂前驱体E;
(6)催化剂前驱体E经过干燥、焙烧,得到用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂;
步骤(1)中所述的M盐为硝酸铬、硝酸铁、硝酸钴、硝酸锰、乙酸铬、乙酸亚铁、乙酸钴或乙酸锰中的一种;
步骤(1)中所述的钙盐为乙酸钙或硝酸钙,锰盐为乙酸锰或硝酸锰;
步骤(1)中所述的溶液A的浓度为0.3-2mol/L;
步骤(2)中所述的H2O2溶液的浓度为8-12%;
步骤(3)中所述的溶液A与溶液B的体积比为50-100:25-100,调节pH至10.5-11.5;
步骤(5)中所述的沉淀物D与去离子水的质量比为0.1-0.2:1,加热温度为180-250℃,加热时间为48-72h;
步骤(5)中所述的加热是在高温高压反应釜中加热;
步骤(6)中所述的干燥温度为80-100℃,干燥时间4-6h;焙烧温度为300-900℃,焙烧时间为4-6h。
2.根据权利要求1所述的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂,其特征在于步骤(4)中所述的搅拌反应时间为3-4h,煮沸时间为20-30min;洗涤是采用热水洗涤,热水温度为75-100℃,洗涤次数为3-5次。
3.一种权利要求1或2所述的用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂的应用,其特征在于用于有机废水的处理,包括如下步骤:
向有机废水中加入用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂,通入臭氧和空气的混合气体反应,即得。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111559255.8A CN114210338B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111559255.8A CN114210338B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114210338A CN114210338A (zh) | 2022-03-22 |
CN114210338B true CN114210338B (zh) | 2023-11-10 |
Family
ID=80704133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111559255.8A Active CN114210338B (zh) | 2021-12-20 | 2021-12-20 | 用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114210338B (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115463658B (zh) * | 2022-09-14 | 2023-04-11 | 广东卓信环境科技股份有限公司 | 一种钙钛矿/污泥炭复合催化剂的制备方法及其应用 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03186346A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | ガス浄化用触媒および触媒構造体 |
CN102151567A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 臭氧氧化分解水中有机污染物的催化剂及其催化臭氧处理污水的方法 |
CN102867965A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-09 | 南开大学 | 一种多孔微球钙钛矿型钙锰氧化合物及其制备方法和应用 |
CN108128809A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-08 | 苏州大学 | 钙锰氧化合物的制备方法及其作为臭氧氧化催化剂的应用 |
CN109772327A (zh) * | 2017-11-15 | 2019-05-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种臭氧氧化催化剂及其制备方法 |
CN112808278A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-18 | 浙江工业大学 | 一种降解抗生素废水的混合金属纳米磁性臭氧催化剂及应用 |
-
2021
- 2021-12-20 CN CN202111559255.8A patent/CN114210338B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03186346A (ja) * | 1989-12-15 | 1991-08-14 | Daihatsu Motor Co Ltd | ガス浄化用触媒および触媒構造体 |
CN102151567A (zh) * | 2011-02-25 | 2011-08-17 | 哈尔滨工业大学 | 臭氧氧化分解水中有机污染物的催化剂及其催化臭氧处理污水的方法 |
CN102867965A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-09 | 南开大学 | 一种多孔微球钙钛矿型钙锰氧化合物及其制备方法和应用 |
CN109772327A (zh) * | 2017-11-15 | 2019-05-21 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种臭氧氧化催化剂及其制备方法 |
CN108128809A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-06-08 | 苏州大学 | 钙锰氧化合物的制备方法及其作为臭氧氧化催化剂的应用 |
CN112808278A (zh) * | 2021-01-07 | 2021-05-18 | 浙江工业大学 | 一种降解抗生素废水的混合金属纳米磁性臭氧催化剂及应用 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
"Facile solvothermal synthesis of CaMn2O4 nanorods for electrochemical oxygen reduction";Jing Du等;J. Mater. Chem.;第22卷;第15812-15818页 * |
Jing Du等."Facile solvothermal synthesis of CaMn2O4 nanorods for electrochemical oxygen reduction".J. Mater. Chem..2012,第22卷第15812-15818页. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114210338A (zh) | 2022-03-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108786832B (zh) | 一种层状双金属氢氧化物复合材料及其制备与应用 | |
CN103787537B (zh) | 一种污水的处理方法及其应用 | |
CN108057455A (zh) | 臭氧催化氧化催化剂及其制备方法和应用 | |
CN109174137B (zh) | 一种改性陶粒臭氧催化剂、制备方法及应用 | |
CN105233838B (zh) | 一种以活化膨润土为载体的o3/h2o2催化剂的制备方法、催化剂及其应用 | |
CN113396013A (zh) | 金属掺杂催化剂 | |
CN101954297A (zh) | 催化剂的制备方法及利用催化剂催化臭氧氧化的水处理方法 | |
CN114210338B (zh) | 用于催化臭氧氧化的类钙钛矿催化剂及其制备方法和应用 | |
CN109364924A (zh) | 一种磁性纳米臭氧催化剂CoFe2O4及其制备方法与应用 | |
CN111018182A (zh) | 一种氰化镀镉电镀漂洗水回用工艺 | |
CN114524503A (zh) | 一种铁-锰/生物炭臭氧催化氧化处理印染废水的方法 | |
Dang et al. | Tannin-functionalized Mn3O4 as support for FeNiB alloy to construct sono-Fenton-like reaction for the degradation of antibiotic pollutants in water | |
Cao et al. | Catalytic ozonation of bisphenol A by Cu/Mn@ γ-Al2O3: Performance evaluation and mechanism insight | |
CN111422967A (zh) | 一种炭基中性类芬顿试剂及其制备方法和应用 | |
CN113244929B (zh) | 铁铋氧化物Bi2Fe4O9的制备方法及在有机废水处理中的应用 | |
CN115501884A (zh) | 一种硅铝基臭氧氧化催化剂及其制备方法 | |
CN113373463A (zh) | 一种由环氧树脂生产过程所产生的氯化钠废水制备烧碱的方法 | |
CN114931978B (zh) | 一种缺陷金属有机骨架材料及其制备方法与应用 | |
CN111821984B (zh) | 一种氧化石墨烯-氧化铈-四氧化三钴复合材料、合成方法及其应用 | |
CN116161768B (zh) | 一种污水处理方法、所采用污水处理剂及其制备方法 | |
CN107774328B (zh) | 一种电解催化剂 | |
Uzunoğlu et al. | Removal of Naphthol Blue Black by Heterogeneous Fenton-like Reaction with (Bimetallic Iron-Zinc Nanoparticles)/Carbon Composite Material | |
CN117299113A (zh) | Ca-Mn二元氧化物催化剂及其制备方法和应用 | |
CN107774327B (zh) | 污水电解催化剂及其制备方法 | |
CN117920302A (zh) | 一种废水处理催化剂及其应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |