一种废水处理用的臭氧催化剂的制备方法

1、一种废水处理用的臭氧催化剂的制备方法随着现代工业的迅速发展， 所产生的工业废水不但水量增大， 而且向着成分 复杂化、无机盐含量高等趋势发展。 目前，国内外对工业废水的处理工艺大都采 用经济性较好的生物法进行处理， 但是随着各地排放标准的日益严格， 单靠生化 工艺处理尤其是高盐分、难降解废水很难达到排放指标要求。对于高盐分、 难降解废水的处理是最近几年国内外学者研究的一个热点。 为 达到更高的处理深度， 常采用物理吸附和化学氧化工艺对此类废水进行处理。 物 理吸附主要包括活性炭吸附和树脂吸附， 但是该类方法存在的缺点是吸附材料吸 附饱和后需要对其再生， 而再生过程不但能耗高， 而且再生液一般含高

2、浓度有机 物，引起二次污染 ;高级氧化技术在处理废水方面有生物法和物理法等无法比拟 的优势，具有效率高、 处理程度深等优点。 但是大多数高级氧化技术存在设备投 资大、操作复杂、 运行费用高等缺点， 如湿式氧化工艺需要在高温高压条件下运 行，设备投资和能耗较高 ;芬顿试剂氧化工艺操作复杂且消耗大量化学药剂。臭氧氧化工艺作为一种新型水处理工艺近年来得到广大研究者的关注。 臭氧 在水处理中的氧化能力极强，臭氧的氧化还原电位为 2.07V ，仅次于氟，氧化能 力是氯气的 1.25 倍。虽然单纯的臭氧氧化能在一定程度上对有机物进行去除， 但是臭氧难以将氧化后的小分子物质进一步氧化， 因此单纯的臭氧氧化对

3、于有机 物的矿化程度有一定局限性。 因此， 人们做了大量研究改善臭氧的局限性。 研究 表明：通过在臭氧体系中投加催化剂， 能够显著提高臭氧体系产生羟基自由基的 能力及改善臭氧直接氧化有机物的能力。而金属催化臭氧氧化是一种新型的技 术，主要是针对单独臭氧氧化效率低而发展起来的技术。 根据投加的催化剂的不 同种类分为均相催化臭氧氧化和非均相臭氧催化氧化。 均相催化剂一般为过渡金 属离子，处理后催化剂随水流失 ;非均相臭氧催化氧化过程中的催化剂主要是活 性炭、沸石、金属氧化物 （Mn02 、Fe2O3 、AI2O3 等）及负载在载体上的金属或 金属氧化物。相对于均相臭氧催化氧化，非均相催化氧化具有催

4、化剂制备简单、 易于回收处理、无二次污染、水处理成本低、活性高、寿命长等优点，因而成为 当前研宄的热点。催化剂的活性在于促进臭氧的分解形成大量的 -OH 自由基， 臭氧催化氧化的效率主要取决于催化剂的投加量及其性质、溶液的 pH 值等。活性炭作为一种常见的吸附剂， 常用于各种废水处理系统中。 在吸附剂和臭 氧共存的体系中， 吸附剂可以将污染物吸附聚集在其表面周围， 加速了臭氧与有 机物的反应。 以活性炭作为臭氧催化剂的载体体系具有很好的应用前景， 体系中 可以实现吸附与氧化的协同存在。 活性炭首先富集溶液中的有机污染物， 然后在 催化剂作用下进行氧化，同时随着臭氧氧化反应的进行使得活性炭得到再

5、生;负载在活性炭上的金属氧化物促进了臭氧向 -OH 自由基的分解，提高了臭氧氧化 有机物的能力。碱金属钾常作为催化剂的添加剂 ,加入适量的钾元素可有效减少副反应的发 生 ,提高反应的选择性 .对于钾元素的修饰作用主要表现在以下几个方面 :钾元素 可以中和催化剂表面的部分酸中心 ,使其酸性降低 ,导致催化剂结构的变化 ,从而 改变反应物分子和产物分子在催化剂表面的吸附状况 ;钾元素还可以作为电子性 助催化剂 ,促使催化剂体系电子云发生流动来改变化学键的强弱影响催化剂的选 择性。但是钾的氧化物极易溶于水， 如果将钾的氧化物同其它金属氧化物作为有 效组分负载在载体上，在使用过程中会很快随水流失。钾长

6、石(K2O Al2O3 6SiO2) 是一种含钾、钠、钙等碱金属或碱土金属的铝硅 酸盐矿物，所含有的氧化钾由于其特殊的晶体结构而不溶于水，只有在高温(1200 1300 )煅烧下，其中的氧化钾才转化成水溶性。方法内容针对现有单纯臭氧氧化对于水中有机物的矿化程度有一定局限性的不利因素，该方法提供了一种水处理用臭氧催化剂及制备方法，包括如下步骤(1) 载体的制备：将钾长石粉与活性炭粉混合，加入粘合剂、造孔剂后挤压 成型，然后在隔绝氧气的条件下焙烧，冷却后得到载体 ;(2) 载体的活化：将制备好的载体浸泡到硝酸溶液中，然后干燥备用;(3) 催化剂制备：将载体浸泡在含活性组分的硝酸盐溶液中，取出干燥，

7、然后在隔绝氧气的条件下焙烧，自然冷却后得到催化剂。优选的，所述步骤 (1)中，钾长石粉的颗粒度为 100 200 目;活性炭粉的颗粒度为 100 200 目;所述钾长石粉与活性炭粉的质量比例为 1：(320)。优选的，所述步骤 (1) 中，钾长石粉的颗粒度为 150 目;活性炭粉的颗粒度为150 目;所述钾长石粉与活性炭粉的质量比例为 1：5 。优选的，所述粘合剂为淀粉、石蜡、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、水玻璃中的5% 15%一种，述粘合剂的加入量为钾长石粉和活性炭粉混合物的质量的优选的，所述造孔剂为有碳酸铵、碳酸氢铵、氯化铵中的一种，所述造孔剂 的加入量为钾长石粉和活性炭粉混合物的质量的 1%

8、15% 。优选的，步骤 (1) 中，所述挤压成型的形状为柱状、条状、球状中的一种， 所述的焙烧温度为 400 500 ，所述的焙烧时间为 35 小时。优选的，步骤 (1)中所述的焙烧温度为 450 ，所述的焙烧时间为 4 小时。优选的，步骤 (2)中，所述硝酸盐溶液的体积浓度为 1%3% ，所述载体活 化时间为 24 小时。优选的，步骤 (2)中，所述硝酸盐溶液的体积浓度为 2% 。优选的，步骤 (3)中所述硝酸盐为硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴、硝酸铜、硝酸 镍中的一种或几种，所述硝酸盐溶液质量百分浓度为 5% 30% ，所述载体浸泡 时间为 1248 小时，所述载体浸泡后干燥温度为 105 ，干燥

9、时间为 4 小时， 所述催化剂的焙烧温度为 400 500 ，所述催化剂的焙烧时间为 3-5 小时， 所述载体与硝酸盐溶液的体积比为 1:1 。优选的，步骤 (3)中，所述活性组分的硝酸盐溶液质量百分浓度为 15% ，所 述载体浸渍时间为 24 小时，所述焙烧温度为 450 ，所述焙烧时间为 4 小时。本方法的制备方法的有益效果在于： 本方法所提供的水处理用臭氧催化剂的 制备方法，简单易行、科学合理、便于大规模工业生产。一种水处理用臭氧催化剂， 所述水处理用臭氧催化剂由上述水处理用臭氧催 化剂的制备方法制备而成。本方法的水处理用臭氧催化剂的有益效果在于： 本方法提供的水处理用臭氧 催化剂中成功引入不溶性的氧化钾，不但能中和催化剂表面的部分酸中心,使其酸性降低 ,导致催化剂结构的变化 ,从而改变反应物分子和产物分子在催化剂表面 的吸附状况 ;钾元素还可以作为电子性助催化剂