CN116444249A - 一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明保护一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，具体涉及水处理技术领域，包括如下步骤：称取载体原料，所述载体原料包括粉煤灰、高岭土、膨化剂；将载体原料混合、球磨均匀，形成混合载体粉；向混合载体粉中按照一定的比例加入造孔剂、粘结剂、结构助剂、强度助剂；然后造粒，得到载体球；将得到的载体球干燥；将干燥后的载体球焙烧，900～1000℃，焙烧时间为4.5～6h，本发明的载体制备方法成本低：与现有工业应用较多的载体相比，载体原料为现成料，载体无需进行预处理，只需按照一定比例进行混合即可，制备方法简单，大幅降低了催化剂载体的制备成本。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体是涉及一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法。
背景技术
臭氧催化氧化技术是指臭氧在催化剂的作用下产生无选择性氧化的高活性羟基自由基来实现对难降解物质的降解。显然，羟基自由基生成数量对有机物去除效果起决定性作用。而臭氧催化剂决定了羟基自由基的生成数量。臭氧催化剂分为均相催化剂和非均相催化剂。相比均相催化剂，非均相催化剂由于再生回收容易等优点使其广泛应用于印染污水处理中。相比臭氧氧化技术，臭氧催化剂的加入提高了臭氧氧化效率，但氧化效率也仅为30％～50％，从臭氧催化剂的角度分析氧化率低的原因：(1)印染污水水质复杂，臭氧催化剂的活性受到抑制，无法使臭氧产生更多的羟基自由基，导致氧化效率低；(2)催化剂载体结构及性质导致催化剂孔容及孔径等较小，使得难降解有机物分子无法进入催化剂的孔道，导致难降解有机物无法与羟基自由基接触，使得氧化效率降低。
目前，对催化剂活性组分研究较多，而对载体等研究甚少。目前现有臭氧催化剂的载体主要为活性炭球、分子筛球、活性氧化铝球等，在臭氧催化氧化过程中不仅能够产生大量的羟基自由基，而且孔径的增大使得难降解有机物易于进入催化剂内部，实现羟基自由基与难降解有机物的充分接触反应，但载体价格昂贵。有必要开发一种适用于印染污水、具有大比表面积大孔且价格低廉的新型臭氧催化剂载体。
发明内容
一、要解决的技术问题
本发明是针对现有技术所存在的上述缺陷，特提出一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，解决了现有臭氧催化剂所采用的活性炭球、分子筛球、活性氧化铝球成本高的问题。
二、技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，包括如下步骤：
S1：称取载体原料，所述载体原料包括粉煤灰、高岭土、膨化剂；
S2：将载体原料混合、球磨均匀，形成混合载体粉；
S3：向混合载体粉中按照一定的比例加入造孔剂、粘结剂、结构助剂、强度助剂；然后造粒，得到载体球；
S4：将得到的载体球干燥；
S5：将干燥后的载体球焙烧，900～1000℃，焙烧时间为4.5～6h。
其中，将所述混合载体粉的粒径控制在100～200目。
其中，造孔剂为聚乙二醇和/或羟丙基酰胺，造孔剂的加入量为混合载体粉质量的5％～15％。
其中，粘合剂为25％～30％的硫酸锰溶液。
其中，结构助剂为活性炭纤维素，结构助剂的加入量为混合载体粉质量的1％～5％。
其中，强度助剂为硼酸，强度助剂的加入量为混合载体粉质量的1％～5％。
其中，载体球干燥温度控制在20～50℃，载体球干燥可采用自然晒干。
三、有益效果
与现有技术相比，本发明的低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，可灵活调整载体孔径、比表面积：根据废水中难降解有机物分子直径制定载体的孔径及比表面积，例如：若废水中的难降解有机物分子直径大，载体的制备过程只需适当增加造孔剂及结构助剂的量，减少强度助剂的量，即可制备出孔径大于有机物分子直径的载体及催化剂；
同时，本发明的载体制备方法成本低：与现有工业应用较多的载体相比，载体原料为现成料，载体无需进行预处理，只需按照一定比例进行混合即可，制备方法简单，大幅降低了催化剂载体的制备成本。
附图说明
图1是本发明两个具体实施方式的载体制备的分布示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1：
如图1所示，本实施例中的低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法包括如下步骤：
S1：称取载体原料，所述载体原料包括粉煤灰、高岭土、膨化剂；
S2：将载体原料混合、球磨均匀，形成混合载体粉，并将所述混合载体粉的粒径控制在100～200目；
S3：向混合载体粉中按照一定的比例加入造孔剂、粘结剂、结构助剂、强度助剂；然后造粒，得到载体球，具体来说，造孔剂为聚乙二醇和/或羟丙基酰胺，造孔剂为聚乙二醇、羟丙基酰胺的任意一种或多种，造孔剂的加入量为混合载体粉质量的5％～15％，粘合剂为25％～30％的硫酸锰溶液，结构助剂为活性炭纤维素，结构助剂的加入量为混合载体粉质量的1％～5％，强度助剂为硼酸，强度助剂的加入量为混合载体粉质量的1％～5％；
S4：将得到的载体球干燥，载体球干燥温度控制在20～50℃，一般载体球干燥可采用自然晒干；
S5：将干燥后的载体球焙烧，900～1000℃，焙烧时间为4.5～6h。
本实施例中，将粉煤灰、高岭土、膨化剂按质量分数分别为75％、20％、5％投入球磨机中，使混合物球磨均匀，球磨后的混合载体粉粒径为100～200目，形成混合载体粉。将球磨后的混合载体粉投入成球机中，依次喷入5％的聚乙二醇、2％的活性炭纤维素、4％的硼酸，造粒温度控制为35℃的条件下滚动成球，制备粒径为3-5mm的载体球；将载体球置于30℃的条件下自然晾干；将晾晒后的载体在马弗炉内进行焙烧，焙烧温度950℃，焙烧时间5h。经测试，获得载体球的比表面积为275.2m2/g，平均孔径为100nm，如图1所示，横坐标为载体球的孔径，纵坐标为相对数量百分比。
实施例2：
相较于实施例1，本实施例中，为了制备出孔径大于有机物分子直径的载体及催化剂，将粉煤灰、高岭土、膨化剂按质量分数分别为75％、20％、5％投入球磨机中，使混合物球磨均匀，球磨后的混合载体粉粒径为100～200目，形成混合载体粉。将球磨后的混合载体粉投入成球机中，依次喷入10％的羟丙基酰胺、4％的活性炭纤维素、2.5％的硼酸，造粒温度控制为35℃的条件下滚动成球，制备粒径为3～5mm的载体球；将载体球置于30℃的条件下自然晾干；将晾晒后的载体在马弗炉内进行焙烧，焙烧温度900℃，焙烧时间4.5h。获得载体球的比表面积为289.6m2/g，平均孔径为130nm。
Claims (8)
1.一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，所述低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法包括如下步骤：
S1：称取载体原料，所述载体原料包括粉煤灰、高岭土、膨化剂；
S2：将载体原料混合、球磨均匀，形成混合载体粉；
S3：向混合载体粉中按照一定的比例加入造孔剂、粘结剂、结构助剂、强度助剂；然后造粒，得到载体球；
S4：将得到的载体球干燥；
S5：将干燥后的载体球焙烧，900～1000℃，焙烧时间为4.5～6h。
2.根据权利要求1所述的一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，将所述混合载体粉的粒径控制在100～200目。
3.根据权利要求1所述的一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，所述造孔剂为聚乙二醇和/或羟丙基酰胺，造孔剂的加入量为混合载体粉质量的5％～15％。
4.根据权利要求1所述的一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为25％～30％的硫酸锰溶液。
5.根据权利要求1所述的一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，所述结构助剂为活性炭纤维素，结构助剂的加入量为混合载体粉质量的1％～5％。
6.根据权利要求1所述的一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，所述强度助剂为硼酸，强度助剂的加入量为混合载体粉质量的1％～5％。
7.根据权利要求1所述的一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，所述载体球干燥温度控制在20～50℃。
8.根据权利要求7所述的一种低成本臭氧催化剂陶粒载体的制备方法，其特征在于，所述载体球干燥可采用自然晒干。
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