一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料、其制备办法及利用该材料催化氧化的反应装置制造方法及图纸

一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料、其制备办法及利用该材料催化氧化的反应装置，本发明专利技术属于水处理技术领域，特别是涉及一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料、其制备办法及利用该材料催化氧化的反应装置。本发明专利技术是要解决现有大多数臭氧催化氧化剂存在的颗粒过小，处理水后难以从水中分离，但颗粒较大的催化材料又无法克服重力的影响，容易堆积堵塞在反应装置底部造成堵塞的问题。本发明专利技术以混合天然石英为原料，经粉碎筛分后得到的轻质颗粒状催化剂。进行水处理时，将制得的催化剂装入本发明专利技术设计的反应装置中，通入臭氧后，轻质颗粒状催化剂可随气流在反应装置中呈沸腾状，与水充分接触，且不会随水流离开反应装置。本发明专利技术用于水处理。

A lightweight particulate ozone catalytic oxidation material, its preparation method and a reaction device for catalytic oxidation using the material

The invention belongs to the technical field of water treatment, in particular to a light granular ozone catalytic oxidation material, a preparation method and a reaction device using the material for catalytic oxidation. The present invention aims to solve the problem that most of the existing ozone catalytic oxidants have too small particles to be separated from the water after treatment, but the catalytic materials with large particles can not overcome the influence of gravity, and are easy to be piled up and blocked at the bottom of the reaction device. The invention is a lightweight granular catalyst obtained by crushing and sieving natural quartz as raw material. When water treatment is carried out, the prepared catalyst is loaded into the reaction device designed by the invention, and after ozone is added, the light granular catalyst can be boiling in the reaction device along with the air flow, fully contacting the water, and will not leave the reaction device with the water flow. The invention is used for water treatment.

【技术实现步骤摘要】
一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料、其制备办法及利用该材料催化氧化的反应装置
本专利技术属于水处理
，特别是涉及一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料、其制备办法及利用该材料催化氧化的反应装置。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，大量有机污染物被排入水体中，造成水体的大面积污染。目前水环境所面临的污染问题相当严峻。2013年，我国七大水系中，水质最好的是珠江流域和长江流域，水质较差的是松花江、黄河、海河，而污染最为严重的是淮河流域。以有机污染为主，氨氮、高锰酸盐指数(CODMn)、五日生化需氧量(BOD5)为主要污染指标。近年来，研究人员已经检测出自来水中有机物种类达765多种，其中23种被认定为可疑致癌物质，18种为促癌物质，56种为诱变物质。臭氧是一种氧化能力极强的氧化剂，其标准氧化还原电位为2.07V，高于氯(1.36V)、二氧化氯(1.50V)和过氧化氢(1.78V)，因此能有效去除一部分水中的污染物。臭氧还能有效去除色度和嗅味、氧化水中多种有机物和无机物、降解难降解污染物、杀死微生物，深度处理饮用水中各种杂质，达到净水效果。然而许多难降解有机物无法和臭氧直接反应，因此在臭氧氧化过程中不能被有效去除。臭氧催化氧化技术是一种高效的高级氧化水处理技术，当有催化剂存在时，臭氧能被快速地分解并产生氧化能力更强的·OH(2.80V)。由于·OH具有极强的氧化性和无选择性，使得它与有机物反应速度很快，氧化速率常数大多在108M-1s-1～1010M-1s-1，而臭氧直接氧化的反应速度常数大多在100M-1s-1～103M-1s-1。目前，大多数成功地应用于水处理中的高级氧化过程都是发挥·OH的氧化能力。因此臭氧催化氧化技术在水处理领域中有着广阔的应用前景。然而目前大多数臭氧催化氧化剂存在颗粒过小，处理水后难以从水中分离的问题。而颗粒较大的催化材料则无法克服重力的影响，容易堆积堵塞在反应装置底部。有鉴于此，有必要寻找更加适合的臭氧催化氧化材料，并专利技术更合理的臭氧催化氧化反应装置。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决现有大多数臭氧催化氧化剂存在的颗粒过小，处理水后难以从水中分离，但颗粒较大的催化材料又无法克服重力的影响，容易堆积堵塞在反应装置底部造成堵塞的问题，而提供一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料、其制备办法及利用该材料催化氧化的反应装置。本专利技术一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料以混合天然石英为原料，依次经粉碎、筛分和洗涤后制备得到的。本专利技术一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的制备方法是按以下步骤进行：将混合天然石英粉碎，筛分得到粒径为5～10mm的颗粒，洗涤并烘干，即得到轻质颗粒状臭氧催化氧化材料；所述混合天然石英为方石英和低温α-石英的混合相，所述方石英和低温α-石英的晶相比为6:4。利用上述轻质颗粒状臭氧催化氧化材料催化氧化的反应装置由本体、上筛网、下筛网、微孔扩散器、进水管、进气管和出水管组成；所述上筛网和下筛网横置在本体的内部，所述上筛网和下筛网将本体分隔为上段、中段和下段，本体下段为锥体，所述微孔扩散器设置在本体下段内，所述微孔扩散器的一端连接有进气管，所述进水管连接于本体中段，所述出水管连接于本体上段。本专利技术的优点：本专利技术制备的轻质颗粒状臭氧催化氧化材料，便宜易得，密度低，机械强度高，抗腐蚀能力强，易再生；制备的轻质颗粒状臭氧催化氧化材料密度为2.0～3.0g/cm3，维氏硬度为85～100HV。本专利技术提出的臭氧催化氧化反应装置，可以使轻质颗粒状臭氧催化氧化材料在反应装置中呈沸腾状态，与待处理的水以及臭氧气泡充分接触反应，快速降解水中的污染物，同时反应装置内的催化剂不会随水流离开反应器，造成催化材料的流失。附图说明图1为实施例1制备的轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的X射线衍射图谱；图2为利用轻质颗粒状臭氧催化氧化材料催化氧化的反应装置结构示意图；图3为利用轻质颗粒状臭氧催化氧化材料催化氧化的反应装置通入臭氧前的示意图；图4为利用轻质颗粒状臭氧催化氧化材料催化氧化的反应装置通入臭氧后的示意图。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式轻质颗粒状臭氧催化氧化材料以混合天然石英为原料，依次经粉碎、筛分和洗涤后制备得到的。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述混合天然石英为方石英和低温α-石英的混合相，所述方石英和低温α-石英的晶相比为6:4。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的粒径为5～10mm。其它与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的表面积为50～120m2/g。其它与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五：本实施方式一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的制备方法是按以下步骤进行：将混合天然石英粉碎，筛分得到粒径为5～10mm的颗粒，洗涤并烘干，即得到轻质颗粒状臭氧催化氧化材料；所述混合天然石英为方石英和低温α-石英的混合相，所述方石英和低温α-石英的晶相比为6:4。具体实施方式六：本实施方式利用轻质颗粒状臭氧催化氧化材料催化氧化的反应装置由本体3、上筛网6、下筛网5、微孔扩散器4、进水管1、进气管2和出水管7组成；所述上筛网6和下筛网5横置在本体3的内部，所述上筛网6和下筛网5将本体3分隔为上段、中段和下段，本体3中段所占体积为本体3体积的50％～80％，本体3下段为锥体，所述微孔扩散器4设置在本体3下段内，所述微孔扩散器4的一端连接有进气管2，所述进水管1连接于本体3中段，所述出水管7连接于本体3上段。处理方法：将轻质颗粒状臭氧催化氧化材料填充在本体3中段中，横置在本体3内的上筛网6和下筛网5防止轻质颗粒状臭氧催化氧化材料堆积本体3中段底部。含有污染物的水通过进水管1从前一处理单元(所述前处理单元为初级沉淀池)流入反应装置，臭氧气体从臭氧提供单元(所述臭氧提供单元为臭氧发生器)中生成，通过进气管2进入本体3，在进气管2的末端为微孔扩散器4，使得臭氧气体变成微气泡进入本体3中段中，当臭氧气泡经由进气管2的末端为微孔扩散器4通入时，气泡与轻质颗粒状臭氧催化氧化材料发生接触，催化材料随着气泡在本体3中段呈沸腾状，充分与水中的污染物接触。反应后的水从出水管7离开本体3，进入下一处理单元(所述后处理单元为二级催化反应装置或者是滤池)。本实施方式本体3下段设计成锥体，可以减少反应装置中的死体积，并使得气泡分布地更加均匀，同时也方便催化材料的填充与取出再生。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：所述本体3中段内设置有轻质颗粒状臭氧催化氧化材料8。其它与具体实施方式六相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：轻质颗粒状臭氧催化氧化材料8的填充量为本体3中段体积的20％～50％。其它与具体实施方式六或七相同。具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：所述锥体的锥度为45°～60°。其它与具体实施方式六至八之一相同。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是：所述上筛网6和下筛网5的网孔尺寸均小于轻质颗粒状臭氧催化氧化材料8的尺寸。其它与具体实施方式六至八之一相同。通过以下实施例验证本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料，其特征在于轻质颗粒状臭氧催化氧化材料以混合天然石英为原料，依次经粉碎、筛分和洗涤后制备得到的。

【技术特征摘要】
1.一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料，其特征在于轻质颗粒状臭氧催化氧化材料以混合天然石英为原料，依次经粉碎、筛分和洗涤后制备得到的。2.根据权利要求1所述的一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料，其特征在于所述混合天然石英为方石英和低温α-石英的混合相，所述方石英和低温α-石英的晶相比为6:4。3.根据权利要求1所述的一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料，其特征在于所述轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的粒径为5～10mm。4.根据权利要求1所述的一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料，其特征在于所述轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的表面积为50～120m2/g。5.如权利要求1所述的一种轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的制备方法，其特征在于轻质颗粒状臭氧催化氧化材料的制备方法是按以下步骤进行：将混合天然石英粉碎，筛分得到粒径为5～10mm的颗粒，洗涤并烘干，即得到轻质颗粒状臭氧催化氧化材料；所述混合天然石英为方石英和低温α-石英的混合相，所述方石英和低温α-石英的晶相比为6:4。6.利用权利要求1所述的轻质颗粒状臭氧催化氧化材料催化氧化的反应装置，其特征在于利用轻质颗粒状臭氧催化氧化材料催化氧化的反应装置由本体(3)、上筛网(6)、下筛网(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军，汪达，徐浩丹，卢晓辉，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23