申请日2018.01.16
公开(公告)日2018.06.29
IPC分类号B01J23/889; B01J35/10; C02F1/72; C02F1/78
摘要
本发明公开了一种有机废水降解用臭氧氧化催化剂，它由以下质量百分比的各原料制成：活性粉体93‑96.5%，石墨0.3‑1%，造孔剂1.2‑3%，粘结剂2‑3%，上述各组分的质量百分比之和为100%;本发明有效解决了现有催化剂的“催化剂活性”与“高温焙烧制备获取高强度”之间的矛盾;大大减少了催化剂运行使用时的阻力，为用户节省了运行成本;同时，堆比重与原有催化剂相比有一定幅度的下降，为生产厂家节省了原材料，降低了生产成本，起到了良好的实用效果。
权利要求书
1. 一种有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：它由以下质量百分比的各原料制成：活性粉体93-96.5%，石墨 0.3-1%，造孔剂1.2-3%，粘结剂2-3%，上述各组分的质量百分比之和为100%。
2. 根据权利要求1所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：它由以下质量百分比的各原料制成：活性粉体95-96%，石墨 0.4-0.5%，造孔剂1.5-2%，粘结剂2.1-2.5%，上述各组分的质量百分比之和为100%。
3.根据权利要求1或2所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述活性粉体由复合载体及活性组分氧化锰和氧化铁组成。
4.根据权利要求3所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述活性粉体中复合载体与活性组分氧化锰和氧化铁的质量百分比组成为：复合载体83-97%，氧化锰2-9%，氧化铁1-8%。
5.根据权利要求3所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述活性粉体中复合载体与活性组分氧化镍的质量百分比组成为：复合载体92-93%，氧化锰4-5%，氧化铁2-4%。
6.根据权利要求5所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述复合载体的组成以质量百分比计为：氧化钛81-86%;氧化锆10-13%;氧化镧1-8%;上述各组分的质量百分比之和为100%。
7.根据权利要求5所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述复合载体的组成以质量百分比计为：氧化钛83-84%;氧化锆12-13%;氧化镧3-4%;上述各组分的质量百分比之和为100%。
8.根据权利要求1或2所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述造孔剂为活性炭。
9.根据权利要求1或2所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述粘结剂为羧甲基纤维素。
10.一种权利要求1所述的有机废水降解用臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)复合载体的制备：按配比将氧化钛粉体和氧化锆粉体充分混合后，微波加热的条件下浸渍硝酸镧溶液，再经陈腐、干燥、焙烧、球磨制备得到复合载体粉体;所述硝酸镧溶液的浓度根据复合载体中所需氧化镧的含量确定;
2)活性粉体的制备：采用微波加热浸渍法，将步骤1)制备的复合载体浸渍于浸渍溶液中，再经干燥、焙烧、球磨制备得到活性粉体;所述浸渍溶液为活性组分氧化铁和氧化锰的前驱体硝酸铁和硝酸锰的混合水溶液，所述硝酸铁和硝酸锰在混合水溶液中的浓度根据催化剂所需活性组分氧化铁和氧化锰的含量确定;
3)有机废水降解用臭氧氧化催化剂的制备：将步骤2)制备的活性粉体与石墨、造孔剂和粘结剂按比例均匀混合后，加入去离子水搅拌混炼，再经真空炼泥、挤压成柱状催化剂本体，然后在柱状催化剂本体的端面轴向开一梅花孔贯穿底面成型，最后经干燥、焙烧活化制成有机废水降解用臭氧氧化催化剂。
说明书
有机废水降解用臭氧氧化催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域，具体讲是一种有机废水降解用臭氧氧化催化剂及其制备方法。
背景技术
催化臭氧氧化水处理技术是基于臭氧的高级氧化技术，它将臭氧的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效地解决污水中有机物降解不完全的问题，为COD达标排放开辟了新的途径。多相催化臭氧氧化法利用臭氧氧化催化剂在常压下加速液相与气相的氧化反应，催化剂以固态存在，安装于氧化反应塔或反应池中，易于与水分离，二次污染少，简化了处理流程，因而越来越引起人们的广泛重视。
当前市场上及工程应用上的臭氧氧化催化剂一般是以氧化铝或氧化钛为载体，负载氧化铁或氧化锰活性组分构成;形状普遍为实心柱状或球状。催化剂用于污水处理，所以需要较高的强度，提高强度的制备方法一般采取600℃以上高温焙烧法来实现，但现有催化剂的活性组分在600℃以上焙烧会引起活性的衰减，其原因是氧化铁或氧化锰在高温下会与载体氧化铝或氧化钛生成铝酸铁、铝酸锰、钛酸铁、钛酸锰，使活性组分氧化铁和氧化锰变质，从而使得有机废水的降解率活性大打折扣，也就是“催化剂活性”与“高温焙烧制备获取高强度”是矛盾的统一体。此外，现有实心柱状或球状形状产品的催化剂在应用中还存在的以下缺陷：实心催化剂运行使用时阻力大，输送低浓度臭氧所需动力增大，造成运行成本上升;同时生产中堆比重过大造成原材料消耗更多，生产成本加大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点：提供一种堆比重小、催化剂的活性组分在600℃以上焙烧不会引起活性衰减的有机废水降解用臭氧氧化催化剂及其制备方法。
本发明的技术解决方案如下：一种有机废水降解用臭氧氧化催化剂，它由以下质量百分比的各原料制成：活性粉体93-96.5%，石墨0.3-1%，造孔剂1.2-3%，粘结剂2-3%，上述各组分的质量百分比之和为100%。
作为优选，它由以下质量百分比的各原料制成：活性粉体95-96%，石墨0.4-0.5%，造孔剂1.5-2%，粘结剂2.1-2.5%，上述各组分的质量百分比之和为100%。
所述活性粉体由复合载体及活性组分氧化锰和氧化铁组成。
所述活性粉体中复合载体与活性组分氧化锰和氧化铁的质量百分比组成为：复合载体83-97%，氧化锰2-9%，氧化铁1-8%。
作为优化，所述活性粉体中复合载体与活性组分氧化镍的质量百分比组成为：复合载体92-93%，氧化锰4-5%，氧化铁2-4%。
所述复合载体的组成以质量百分比计为：氧化钛81-86%;氧化锆10-13%;氧化镧1-8%;上述各组分的质量百分比之和为100%。
作为优化，所述复合载体的组成以质量百分比计为：氧化钛83-84%;氧化锆12-13%;氧化镧3-4%;上述各组分的质量百分比之和为100%。
作为优选，所述造孔剂为活性炭。
作为优选，所述粘结剂为羧甲基纤维素。
一种有机废水降解用臭氧氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1)复合载体的制备：按配比将氧化钛粉体和氧化锆粉体充分混合后，微波加热的条件下浸渍硝酸镧溶液，再经陈腐、干燥、焙烧、球磨制备得到复合载体粉体;所述硝酸镧溶液的浓度根据复合载体中所需氧化镧的含量确定;
2)活性粉体的制备：采用微波加热浸渍法，将步骤1)制备的复合载体浸渍于浸渍溶液中，再经干燥、焙烧、球磨制备得到活性粉体;所述浸渍溶液为活性组分氧化铁和氧化锰的前驱体硝酸铁和硝酸锰的混合水溶液，所述硝酸铁和硝酸锰在混合水溶液中的浓度根据催化剂所需活性组分氧化铁和氧化锰的含量确定;
3)有机废水降解用臭氧氧化催化剂的制备：将步骤2)制备的活性粉体与石墨、造孔剂和粘结剂按比例均匀混合后，加入去离子水搅拌混炼，再经真空炼泥、挤压成柱状催化剂本体，然后在柱状催化剂本体的端面轴向开一梅花孔贯穿底面成型，最后经干燥、焙烧活化制成有机废水降解用臭氧氧化催化剂。
本发明的有益效果是：本发明有效解决了现有催化剂的“催化剂活性”与“高温焙烧制备获取高强度”之间的矛盾;还实施了设计改型，弥补了应用中存在的缺陷。首先在载体材料方面做出了改进，启用了自配的氧化钛-氧化锆-氧化镧复合载体，抗高温烧结稀土材料氧化锆及氧化镧的加入可以有效阻止650℃焙烧时氧化铁和氧化锰活性组分与氧化钛结合形成钛酸物，保持了活性组分原貌。针对当前臭氧氧化催化剂在运行使用时阻力过大及堆比重过大而做出以下改进：将柱状臭氧氧化催化剂设计为梅花孔型，即在原有的柱状臭氧氧化催化剂基础上，在催化剂轴心处沿轴向开一梅花孔。新型的梅花孔型臭氧氧化催化剂大大减少了催化剂运行使用时的阻力，为用户节省了运行成本;同时，新型的梅花孔型臭氧氧化催化剂堆比重与原有催化剂相比有一定幅度的下降，为生产厂家节省了原材料，降低了生产成本，起到了良好的实用效果。