一种负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用。负载型臭氧催化剂载体的制备方法，包括催化剂载体的制备和过渡金属氧化物和稀土金属氧化物在催化剂载体表面的负载，所述过渡金属氧化物和稀土金属氧化物在催化剂载体表面负载，其中，过渡金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的8%‑13%，稀土金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的1%‑3%。上述方法制得的负载型臭氧催化剂在污水处理中的得到应用。与现有技术相比，本发明专利技术能有效提高臭氧催化剂与臭氧的接触面积，从而加速臭氧分解产生羟基自由基，进而加快污水中有机物的氧化速率和效率。该臭氧催化剂制备简单，可重复利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理领域，具体涉及一种负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
臭氧催化氧化技术是一种高效的污水深度处理技术，是近年来工业污水处理领域的研究热点。与臭氧单独作为氧化剂相比，臭氧与催化剂相互作用产生的羟基自由基对污水中有机物的氧化能力更强，氧化速率更快，几乎可以氧化所有的污染物。与均相臭氧催化氧化技术相比，非均相臭氧催化氧化技术中的催化剂以固态形式存在，易与溶液分离，能重复利用，在实际污水处理中被广泛应用。为了增加臭氧与催化剂作用产生羟基自由基的速率，大量科研工作者一方面寻找性能更优异的臭氧催化材料，另一方面制备更好理想的催化剂载体。常见的臭氧催化剂是将金属或者金属氧化物负载在沸石、陶瓷、硅胶、硅藻土、活性炭、分子筛等一系列多孔材料的载体表面，这些载体具有比较面积大，催化剂寿命高、易于分离回收等特点。将催化剂负载在这些多孔材料表面可以增加臭氧与催化剂的接触面积，从而加快自由基的生成速率，进而加快污水中有机物的氧化速率。对于已有的多孔材料催化剂载体，如何进一步增加其可用于负载的表面积是提高负载型臭氧催化剂催化速率的关键。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术目的在于：提供一种负载型臭氧催化剂制备方法，将二氧化钛微球生长在分子筛表面与分子筛一同作为催化剂载体。本专利技术的再一目的在于：提供上述方法制得的一种负载型臭氧催化剂，增加了载体的可负载面积，提高催化剂与臭氧的接触面积，加快自由基的生成速率。同时二氧化钛自身也是一种臭氧催化剂，可用以协助催化反应。本专利技术的又一目的在于：提供所述负载型臭氧催化剂的在污水处理中的应用。进而加快污水中有机物的氧化速率。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种负载型臭氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）催化剂载体的制备称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液；将前驱体溶液转移到密封反应釜中，将预处理后的分子筛浸入前驱体溶液中，水热反应。反应完成后，取出产物，清洗，煅烧，即得到催化剂载体；（2）过渡金属氧化物和稀土金属氧化物在催化剂载体表面的负载在步骤（1）制得的催化剂载体上负载过渡金属氧化物和稀土金属氧化物，其中，过渡金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的8%-13%，稀土金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的1%-3%。步骤（1）中：氟钛酸铵、硼酸、水的添加量的质量比为（2-4）：1：（32-40）；水热反应的工艺条件为：在40-80℃下反应6-10h；煅烧的工艺条件为：在400-600℃下煅烧40-80min。步骤（2）中：浸渍液中硝酸铁、硝酸镍和硝酸铈的物质的量浓度比为（8-12）：（1-2）：1；浸渍时间为8-16小时；干燥的工艺条件为：在100-120℃下干燥60-120min；煅烧的工艺条件为：在300-400℃下煅烧3-5小时。步骤（2）中所述的过渡金属氧化物为氧化铁和氧化镍，所述的稀土金属氧化物为氧化铈。一种负载型臭氧催化剂，其特征在于，根据上述任一所述方法制备得到。本专利技术提供一种负载型臭氧催化剂在污水处理中的应用。与现有技术相比，本专利技术能有效提高臭氧催化剂与臭氧的接触面积，从而加速臭氧分解产生羟基自由基，进而加快污水中有机物的氧化速率和效率。该臭氧催化剂制备简单，可重复利用。本专利技术具有以下优点：（1）本专利技术将二氧化钛微球生长在分子筛表面与分子筛一同作为催化剂载体，增加了载体的可负载面积，提高催化剂与臭氧的接触面积，加快自由基的生成速率，进而加快污水中有机物的氧化速率。（2）分子筛表面生长的二氧化钛微球也是臭氧催化剂，可用以协助催化反应。附图说明图1本专利技术中在分子筛表面生长的二氧化钛微球。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1：一种负载型臭氧催化剂的制备方法，通过以下步骤制成：（1）称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液。氟钛酸铵、硼酸、水的添加量的质量比为3：1：36。（2）将前驱体溶液转移到密封反应釜中，将预处理后的分子筛浸入前驱体溶液中，在60℃下水热反应8h。（3）反应完成后，取出产物，用去离子水冲洗，去除表面残留物，在500℃下煅烧60min，即得到催化剂载体。对制得的催化剂载体进行检测，图1显示了分子筛表面生长的二氧化钛微球的SEM图，从图中可以发现，制得二氧化钛微球的直径为1-2μm。（4）将制得的载体浸于浸渍液中，浸渍液为硝酸铁、硝酸镍和硝酸铈的混合液，其对应的物质的量浓度比为10：1.5：1；浸渍12小时后取出，在105℃下干燥80min，再置于350℃下煅烧4h，即得到目的产品负载型臭氧催化剂。（5）所制备的臭氧催化剂对某农药厂废水的COD的降解率为83.6%实施例2：一种负载型臭氧催化剂的制备方法，通过以下步骤制成：（1）称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液。氟钛酸铵、硼酸、水的添加量的质量比为2：1：32。（2）将前驱体溶液转移到密封反应釜中，将预处理后的分子筛浸入前驱体溶液中，在40℃下水热反应10h。（3）反应完成后，取出产物，用去离子水冲洗，去除表面残留物，在400℃下煅烧80min，即得到催化剂载体。（4）将制得的载体浸于浸渍液中，浸渍液为硝酸铁、硝酸镍和硝酸铈的混合液，其对应的物质的量浓度比为8：1：1；浸渍8小时后取出，120℃下干燥60min，再置于400℃下煅烧3h，即得到目的产品负载型臭氧催化剂。（5）所制备的臭氧催化剂对某农药厂废水的COD的降解率为79.3%实施例3：一种负载型臭氧催化剂的制备方法，通过以下步骤制成：（1）称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液。氟钛酸铵、硼酸、水的添加量的质量比为4：1：40。（2）将前驱体溶液转移到密封反应釜中，将预处理后的分子筛浸入前驱体溶液中，在80℃下水热反应6h。（3）反应完成后，取出产物，用去离子水冲洗，去除表面残留物，在600℃下煅烧40min，即得到催化剂载体。（4）将制得的载体浸于浸渍液中，浸渍液为硝酸铁、硝酸镍和硝酸铈的混合液，其对应的物质的量浓度比为12：2：1；浸渍16小时后取出，在100℃下干燥120min，再置于300℃下煅烧5h，即得到目的产品负载型臭氧催化剂。（5）所制备的臭氧催化剂对某农药厂废水的COD的降解率为81.7%实施例4：一种负载型臭氧催化剂的制备方法，通过以下步骤制成：（1）称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液。氟钛酸铵、硼酸、水的添加量的质量比为3：1：36。（2）将前驱体溶液转移到密封反应釜中，将预处理后的分子筛浸入前驱体溶液中，在60℃下水热反应8h。（3）反应完成后，取出产物，用去离子水冲洗，去除表面残留物，在500℃下煅烧60min，即得到催化剂载体。（4）将制得的载体浸于浸渍液中，浸渍液为硝酸铁、硝酸镍和硝酸铈的混合液，其对应的物质的量浓度比为8：1：1；浸渍8小时后取出，120℃下干燥60min，再置于400℃下煅烧3h，即得到目的产品负载型臭氧催化剂。（5）所制备的臭氧催化剂对某农药厂废水的COD的降解率为78.8%实施例5：一种负载型臭氧催化剂的制备方法，通过以下步骤制成：（1）称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液。氟钛酸铵、硼酸、水的添加量的质量比为2：1：32。（2）将前驱体溶液转移到密封反应釜中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载型臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）催化剂载体的制备称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液；将前驱体溶液转移到密封反应釜中，将预处理后的分子筛浸入前驱体溶液中，水热反应；反应完成后，取出产物，清洗，煅烧，即得到催化剂载体；（2）过渡金属氧化物和稀土金属氧化物在催化剂载体表面的负载在步骤（1）制得的催化剂载体上负载过渡金属氧化物和稀土金属氧化物，其中，过渡金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的8% ‑ 13%，稀土金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的1% ‑ 3%。

【技术特征摘要】
1.一种负载型臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）催化剂载体的制备称取氟钛酸铵和硼酸溶于水中，搅拌，得到前驱体溶液；将前驱体溶液转移到密封反应釜中，将预处理后的分子筛浸入前驱体溶液中，水热反应；反应完成后，取出产物，清洗，煅烧，即得到催化剂载体；（2）过渡金属氧化物和稀土金属氧化物在催化剂载体表面的负载在步骤（1）制得的催化剂载体上负载过渡金属氧化物和稀土金属氧化物，其中，过渡金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的8%-13%，稀土金属氧化物占所述臭氧催化剂质量的1%-3%。2.根据权利要求1中所述的一种负载型臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中：氟钛酸铵、硼酸、水的添加量的质量比为（2-4）：1：（32-40）；水热反应的工艺条件为：在40-...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，代卫国，童琴，严良，高小迪，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31