一种催化臭氧氧化的催化剂及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水处理技术的改进，特别是一种催化臭氧氧化的催化剂及制备方法，将硅氧化物材料、金属氧化物活性物质和助剂混合，在高温加热时助剂分解产生二氧化碳，硅氧化物被发泡成为泡沫状多孔物质，金属氧化物活性物质则均匀分布于发泡体内；本法制成的催化剂，在表面和内部均可成为催化反应场所，扩大了反应面积，也延长了臭氧反应时间；包括基体、活性组分及助剂；所述基体为海泡石、蒙脱石、玻璃粉中的一种或多种，所述活性组分为Cu、Mn、Co、Ce、Fe的氧化物中的一种或多种，所述助剂为CaCO3、Na2CO3、白云石粉、大理石粉中的一种或多种；各组分的重量百分比为基体：65～85；活性组分:5～15；助剂：5～30。5～30。5～30。

【技术实现步骤摘要】
一种催化臭氧氧化的催化剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种水处理技术的改进，特别是一种催化臭氧氧化的催化剂及制备方法。

技术介绍

[0002]在废水处理过程中，与芬顿等其他高级氧化技术相比，臭氧的直接氧化能力并不突出，但通过催化剂作用，转化成羟基自由基后，其无选择性、强氧化性、无固废产生、操作简单的优势就较为突出了。
[0003]现有的臭氧氧化催化剂的制备，一般是以多孔吸附介质(如Al2O3、活性炭等)为载体，先通过浸渍法、沉淀法等将金属盐负载到载体上，再进行焙烧得到负载了金属氧化物的催化剂；另一种方法是直接将多孔介质和金属氧化物的粉料相混合，再配合其他添加剂，制粒后得到催化剂。如第CN112791732号专利中公开的臭氧催化剂制备方法，以Al2O3为载体，通过浸渍、共沉淀和煅烧将金属氧化物与载体结合形成催化剂；第CN105381804号专利申请公开的方法则是以锰砂滤料或软锰矿石为原料，加入粘合剂、胶溶剂、扩孔剂，经过磨粉
‑
混合
‑
捏合
‑
挤压成型
‑
干燥焙烧等一系列工艺，最终形成臭氧氧化催化剂。
[0004]但上述的催化剂制备方法所得到的催化剂的密度大于1，在反应器内处于堆积状态，在长时间的臭氧催化氧化过程中易出现板结、微孔结构堵塞，导致催化剂表面积降低、催化效率下降等问题，从而对其在实际污水处理工程中的应用和推广产生不利影响。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中提到的问题，本专利技术提供一种催化臭氧氧化的催化剂及制备方法，将硅氧化物材料、金属氧化物活性物质和助剂混合，在高温加热时助剂分解产生二氧化碳，硅氧化物被发泡成为泡沫状多孔物质，金属氧化物活性物质则均匀分布于发泡体内；本法制成的催化剂，在表面和内部均可成为催化剂反应场所，扩大了反应面积，也延长了臭氧反应时间。
[0006]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种催化臭氧氧化的催化剂，包括基体、活性组分及助剂；所述基体为海泡石、蒙脱石、玻璃粉中的一种或多种，所述活性组分为Cu、Mn、Co、Ce、Fe的氧化物中的一种或多种，所述助剂为CaCO3、Na2CO3、白云石粉、大理石粉中的一种或多种；各组分的重量百分比为
[0007]基体：65～85；
[0008]活性组分:5～15；
[0009]助剂：5～30。
[0010]作为优选，所述活性组分可以采用Cu、Mn、Co、Ce、Fe的氧化物的混合物，其中Cu氧化物与Mn氧化物重量比为3:1～1:2，Co氧化物、Ce氧化物、Fe氧化物的含量分别为Cu氧化物与Mn氧化物重量之和的0％～15％，所有活性组分的重量之和为催化剂重量的5％～15％。
[0011]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种催化臭氧氧化的催
化剂的制备方法，其步骤如下：
[0012](1)选取海泡石、蒙脱石、玻璃粉中一种或者多种进行研磨，要求其粉末的90％可通过200目筛；
[0013](2)将各种金属氧化物，进行研磨，要求其粉末的90％可通过400目筛；
[0014](3)选取CaCO3、Na2CO3、白云石粉、大理石粉中的一种或多种，进行研磨，要求其粉末的90％可通过400目筛；
[0015](4)将上述三种材料按基体：65～85；活性组分:5～15；助剂：5～30的比例混合均匀，平铺成20cm厚的粉层，送入加热炉；加热炉经预热、初次升温加热、烧结加热、二次升温加热和发泡加热5个阶段制得发泡型催化剂，取出自然冷却至室温，即得催化剂成品；其中预热温度为300～400℃，持续时间为15～20分钟；初次升温加热温度为550～600℃，持续时间为10～30分钟；烧结加热温度为700～750℃，持续时间为5～15分钟；二次升温加热温度为780～800℃，持续时间为5～20分钟；发泡加热温度为900～950℃，持续时间为4～10分钟；然后，在30分钟内降温至550℃，最后24小时自然冷却至室温；
[0016](5)将催化剂取出后，粉碎至粒径5～10mm。
[0017]作为优选，催化剂粒度为5
‑
10mm，密度0.55～0.85g/cm3，气孔率大于80％，平均孔径为2mm，抗压强度大于3.5MPa。
[0018]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0019](1)本专利技术通过助剂的作用，在烧结和发泡阶段，助剂分解产生的二氧化碳使催化剂成为发泡型，催化剂密度小于1，在废水处理中形成悬浮状态，而现有的各种臭氧催化氧化的催化剂密度均大于1，长时间在反应器内处于堆积状态，易出现板结等问题，本专利技术制备的催化剂可解决现有臭氧催化氧化剂问题，还可以促进臭氧处理时的气水混合状态；
[0020](2)本专利技术的加热温度显著高于常规催化剂制备温度，催化剂中过渡金属的离子价态更丰富，同时助剂的发泡作用又避免了高温导致的过渡金属氧化物在载体表面团聚，微孔结构堵塞，催化剂的表面积降低等问题，有利于其对臭氧的催化效果。
[0021](3)本专利技术制备的催化剂，气孔率大于等于80％，平均孔径为2mm，在反应过程中，废水和微米级的臭氧气泡可进入催化剂内部腔道内进行反应，扩大了反应面积，也延长了反应时间。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例所得产品催化臭氧处理废水降解COD的效率图。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]在具体实施时，本专利技术提供如下实施例；
[0025]实施例1
[0026](1)选取海泡石和蒙脱石粉各350g，混合后进行研磨，当其粉末90％可通过200目
筛时，研磨完成；
[0027](2)选取CuO粉末60g，MnO2粉末30g，CeO2粉末5g，Co3O4粉末3g，Fe2O3粉末2g，分别进行研磨，当其粉末90％可通过400目筛时，研磨完成；
[0028](3)选取CaCO3粉末和白云石粉各100g，混合后进行研磨，要当其粉末90％可通过400目筛时，研磨完成；
[0029](4)将上述三种材料混合均匀，平铺成20cm厚的粉层，送入加热炉并开始加热。其中预热温度为350℃，持续时间为15分钟；初次升温为550℃，持续时间为15分钟；烧结加热温度为700℃，持续时间为15分钟；二次升温加热温度为780℃，持续时间为20分钟；发泡加热温度为900℃，持续时间为4分钟。然后，在30分钟内降温至550℃，最后24小时自然冷却至室温。
[0030](5)将催化剂取出后，粉碎至粒径5mm。
[0031]实施例2
[0032](1)选取废玻璃800g，进行研磨，当其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化臭氧氧化的催化剂，其特征在于，包括基体、活性组分及助剂；所述基体为海泡石、蒙脱石、玻璃粉中的一种或多种，所述活性组分为Cu、Mn、Co、Ce、Fe的氧化物中的一种或多种，所述助剂为CaCO3、Na2CO3、白云石粉、大理石粉中的一种或多种；各组分的重量百分比为基体：65～85；活性组分:5～15；助剂：5～30。2.根据权利要求1所述的催化臭氧氧化的催化剂，其特征在于，所述活性组分可以采用Cu、Mn、Co、Ce、Fe的氧化物的混合物，其中Cu氧化物与Mn氧化物重量比为3:1～1:2，Co氧化物、Ce氧化物、Fe氧化物的含量分别为Cu氧化物与Mn氧化物重量之和的0％～15％，所有活性组分的重量之和为催化剂重量的5％～15％。3.一种催化臭氧氧化的催化剂的制备方法，其特征在于，其步骤如下：(1)选取海泡石、蒙脱石、玻璃粉中一种或者多种进行研磨，要求其粉末的90％可通过200目筛；(2)将各种金属氧化物，进行研磨，要求其粉末的90％可通过400目筛；(3)选取CaCO3、Na2CO3、白云石粉、大理石粉中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：李登奎，孙浩议，
申请(专利权)人：南京中洲环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：