申请日2018.05.10
公开(公告)日2018.10.26
IPC分类号B01J23/75; B01J35/00; B01J35/02; B01J37/08; C02F1/72; C02F1/78
摘要
本发明涉及一种用于处理污水中nbsCOD的复合臭氧催化剂及其制备方法。该复合催化剂以双孔径ρ型氧化铝为载体，活性组分为氧化铁、氧化铜和氧化钴。将ρ型氧化铝、铁盐、钴盐和铜盐加水球磨混合均匀，干燥后粉碎得到粒度≤250目的混合料，将混合料置于造粒机中，添加3‑15wt%聚乙二醇溶液，在转速为10‑40r/min下制备3‑9mm的球形催化剂生料，最后在400‑550℃下煅烧2‑6小时得到复合催化剂。活性成分氧化铁:氧化铜:氧化钴=2:2:1，其总质量为ρ型氧化铝载体质量的2.5‑10wt%。制备的复合催化剂密度为0.70‑1.10 g/cm3，吸水率为55.0‑83.1%，气孔率为50.0‑85.7%，抗压强度高于80 N，对工业污水中的nbsCOD具有优异的去除效率。
翻译权利要求书
1.本发明提供一种高效复合臭氧催化剂，所述高效复合催化剂为基于双孔径ρ型氧化铝载体的催化剂，所述高效催化剂的活性组分为氧化铁、氧化铜和氧化钴，且所述高效臭氧催化剂中氧化铁、氧化铜和氧化钴的总量为所述ρ型氧化铝载体的2.5-10wt%;本发明高效臭氧催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：称取一定量ρ型氧化铝、铁盐、钴盐和铜盐加水球磨混合均匀，干燥后进行粉碎处理，得到粒度≤250目的混合料，将混合料置于造粒机中，添加聚乙二醇溶液进行成形，造粒机转速为10-40r/min下制备3-9m的球形催化剂生料，最后在400-550℃下煅烧2-6小时得到复合催化剂;所述氧化铁、氧化钴和氧化铜的总质量为所述ρ型氧化铝载体质量的2.5-10wt%，活性成分氧化铁:氧化铜:氧化钴=2:2:1;复合催化剂成形时加入聚乙二醇使原料有较好的成型性，聚乙二醇的加入量为所述复合催化剂量的3-15wt%，聚乙二醇在催化剂高温煅烧时会烧失挥发，为催化剂提供较大的孔道，能够提供污水进入催化剂内部的有效通道，提高了催化剂的使用率;制备的复合催化剂密度为0.70-1.10 g/cm3，吸水率为55.0-83.1 %，气孔率为50.0-85.7 %，抗压强度高于80 N;复合催化剂用于工业污水的臭氧催化氧化时，臭氧催化氧化60min，nbsCOD在50-70mg/L的去除率可达85%以上，nbsCOD在70-150mg/L的去除率可达70%以上，催化剂的使用寿命高于8年。
说明书
用于处理污水中COD的复合臭氧催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域，尤其涉及一种用于处理污水中COD的复合臭氧催化剂及其制备方法。
背景技术
目前，我国工业废水处理标准越来越严格，生物处理(二级处理)工艺已无法达到排放标准。常规污水处理厂二级处理中，生化处理已经去除了大部分可生化降解的COD，剩下的主要为可溶性不可降解COD(nbsCOD)，而随着我国新标准的全面落实，甚至部分经济发达地区正在逐步实施的标准要求COD不高于30mg/L。随着对出水COD的标准越来越高，nbsCOD给出水达标带来的困难越来越大，对此正有越来越多的污水厂增加深度处理技术，深度处理技术如何实现经济而稳定的去除 nbsCOD 成为一个亟需解决的问题。臭氧催化氧化是深度处理污水中nbsCOD的关键技术之一，该技术不产生二次污染，操作简便，可以解决臭氧氧化效率低的不足，能够降低污水处理厂运行成本。
催化剂是臭氧催化氧化技术的核心，目前市场上使用的催化剂大多都是金属氧化物活性组分负载于多孔材料载体上，大多数对COD的去除效果不够理想，污水反应器低下的运行效果成为阻碍臭氧催化氧化工艺的最大障碍。我国大量现有污水处理厂面临着提标要求，迫切需要一种高效率、无污染的臭氧催化剂，提高臭氧催化氧化技术对污水COD的去除效果。
本发明拟制备双孔径ρ型氧化铝负载多种金属氧化物的高效降解污水中nbsCOD的复合臭氧催化氧化催化剂，从而降低污水处理运行成本，提高污水中nbsCOD的处理能力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高效降解污水中nbsCOD的复合臭氧催化氧化催化剂及其制备方法，旨在解决现有的用于臭氧催化氧化技术的催化剂催化效率低的问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供一种高效复合臭氧催化剂，所述高效复合催化剂为基于双孔径ρ型氧化铝载体的催化剂，所述高效催化剂的活性组分为氧化铁、氧化铜和氧化钴，且所述高效臭氧催化剂中氧化铁、氧化铜和氧化钴的总量为所述ρ型氧化铝载体的2.5-10wt%。
本发明另一方面提供一种高效臭氧催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取一定量ρ型氧化铝，按照上述复合臭氧催化剂中氧化铁、氧化铜和氧化钴的含量提供铁盐、钴盐和铜盐;
(2)将(1)所述ρ型氧化铝、铁盐、钴盐和铜盐加水球磨混合均匀，干燥后得到混合物料;
(3)将(2)所述混合物料进行粉碎处理，得到粒度≤250目的混合料;
(4)将(3)所述混合料置于造粒机中，添加聚乙二醇溶液进行成形，制备球形催化剂生料;
(5)将(4)所述球形催化剂生料进行煅烧处理后，得到复合催化剂。
在优选实施方式中，所述催化剂的活性成分为氧化铁、氧化钴和氧化铜的混合物，且所述氧化铁、氧化钴和氧化铜的总量为所述ρ型氧化铝载体质量的2.5-10.0wt%。
在优选实施方式中，所述复合催化剂中活性组分的质量比为氧化铁:氧化铜:氧化钴=2:2:1。
在优选实施方式中，所述复合催化剂成型时造粒机的转速为10-40 r/min。
在优选实施方式中，所述复合催化剂的粒径为3-9 mm。
在优选实施方式中，所述催化剂生料煅烧处理温度为400-550 ℃，保温时间为2-6小时。
在优选实施方式中，所述复合催化剂成形过程中加入聚乙二醇，使所述ρ型氧化铝载体在低温成型时有较好的成型性，所述聚乙二醇的含量为所述复合催化剂质量的3-15wt%。
在优选实施方式中，所述聚乙二醇在催化剂高温煅烧时会烧失挥发，为催化剂提供较大的孔道，能够提供污水进入催化剂内部的有效通道，提高了催化剂的使用率，从而提高催化剂的整体催化效果。
本发明采用ρ型氧化铝作为载体，以氧化铁、氧化铜和氧化钴作为催化活性物质的复合催化剂，其密度为0.70-1.10 g/cm3，吸水率为55.0-83.1 %，气孔率为50.0-85.7 %，抗压强度高于80 N。
采用本发明实施例的复合催化剂用于工业污水的臭氧催化氧化时，能够高效去除污水中的nbsCOD，臭氧催化氧化60 min，nbsCOD浓度为50-70 mg/L的去除率可达85 %以上，nbsCOD浓度为70-150 mg/L的去除率可达70 %以上，催化剂的使用寿命高于8年。本发明所述复合催化剂催化效率高且使用寿命长的原因有两方面，一是采用氧化铁、氧化铜和氧化钴多种活性组分，氧化铁和氧化钴对nbsCOD中不同的有机物分别具有很高的活性，而氧化铜具有非常优异的耐久性;另一方面本发明成型的催化剂由于加入了有机物聚乙二醇，在催化剂高温煅烧时会烧失挥发，为催化剂提供较大的孔道，能够提供污水进入催化剂内部的有效通道，结合ρ型氧化铝本身具有的微孔结构，构成了双孔径ρ型氧化铝载体，解决了常规催化剂在使用时污水不能完全进入催化剂最内层，致使有一部分催化剂活性组分不能利用的缺点，提高了催化剂的使用率，从而提高催化剂的整体催化效果。在臭氧高级氧化装备中采用本发明复合催化剂，在去除效率相同的条件下，可以减少臭氧投放量，运行成本降低20 %以上。