用于臭氧化处理的催化剂的制备方法技术

本发明专利技术属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种用于臭氧化处理的催化剂的制备方法。将CeO

【技术实现步骤摘要】
用于臭氧化处理的催化剂的制备方法
本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种用于臭氧化处理的催化剂的制备方法。
技术介绍
催化臭氧化作为一种先进的氧化过程，是最有效和最有前途的技术之一，它可以降解和去除废水中几乎所有类型的有机污染物。该过程基于产生包括羟基自由基和活性氧物质(ROSs)在内的非选择性氧化物质，这些物质可以将有机污染物矿化成CO2和H2O。臭氧化本身完全降解有机物的能力有限，结果可能形成有害或不希望的副产物。因此，连续的臭氧生产是必要的，这增加了该过程的能耗和运营成本。与臭氧一起使用催化剂会产生羟基自由基，该羟基自由基比臭氧能够更好的完全降解有机污染物。不断增长的全球人口以及与该扩张相关的工业和经济发展继续加剧了全球对水的需求。每年，都会有大量新的人造化学药品和个人护理产品(PPCP)引入环境。传统的水处理方法对于有效管理这些新出现的污染物变得越来越困难。这些化学药品对人类健康和环境具有毒性和危害性，因此在排放前必须将其从工业废水中清除。尽管均相催化臭氧化具有很多优点，但是使用的大多数过渡金属离子催化剂对环境有毒，需要回收。一定量的过渡金属离子溶解在水中，会导致二次污染。从水中去除这些金属离子需要复杂的过程并增加成本。非均相催化臭氧化克服了这些缺点，适用于废水处理。在不同的操作条件下，非均相催化剂具有更好的稳定性和更低的损失，使其在催化臭氧化方面比均相催化剂更有效。使用贵金属作为臭氧化催化剂引入了高制造成本，并且不适合大规模应用。目前，亟需提供一种可以减少负载催化剂的损失、延长了催化剂的寿命的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，合成的催化剂减少了催化反应过程中过渡金属离子的洗脱和损失，延长了催化剂的寿命，防止了水的二次污染。本专利技术提供了两种用于臭氧化处理的催化剂，一种是CeO2-SiO2纳米复合材料催化剂，另一种是二氧化铈催化剂。本专利技术所述的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法是将CeO2的前驱体和SiO2的前驱体加入溶剂中混合均匀，得到前驱体溶液；前驱体溶液经氧气分散后通入到甲烷-氧气火焰中反应，得到用于臭氧化处理的催化剂CeO2-SiO2纳米复合材料。所述的CeO2的前驱体为2-乙基己酸铈。所述的SiO2的前驱体为六甲基二硅氧烷。所述的溶剂为二甲苯。所述的SiO2的前驱体与溶剂的体积比为10-16：100-200。所述的CeO2-SiO2纳米复合材料中CeO2与SiO2的摩尔比为1：1.5-9。所述的甲烷-氧气火焰中甲烷的流量为0.5-3.5L/min，优选为1.5L/min；氧气的流量为2-5L/min，优选为3.2L/min。本专利技术所述的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)制备2-乙基己酸铈(III)作为CeO2的前驱体，制备六甲基二硅氧烷作为SiO2的前驱体，其中，在氮气气氛下制备CeO2的前驱体和SiO2的前驱体以防止水解；CeO2的前驱体和SiO2的前驱体也可以采用市售产品；(2)将CeO2的前驱体和SiO2的前驱体加入溶剂中混合均匀，得到前驱体溶液；(3)使用注射泵以4-6mL/min的速度将前驱体溶液通过FSP装置中的喷嘴送入；(4)用4-6L/min的O2进料分散来自喷嘴的前驱体溶液喷雾；(5)将喷嘴两端的压强保持在140-160kPa；(6)通过CH4和O2的预混合流点燃和维持火焰；(7)使用流量为4-6L/min的O2作为鞘气；(8)使用真空泵将产生的颗粒收集在玻璃纤维过滤器上。步骤(3)中优选以5mL/min的速度将前驱体溶液通过FSP装置中的喷嘴送入。本专利技术所述的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法是将CeO2的前驱体加入溶剂中混合均匀，得到前驱体溶液；前驱体溶液经氧气分散后通入到甲烷-氧气火焰中反应，得到二氧化铈，二氧化铈进行后处理得到用于臭氧化处理的催化剂。所述的CeO2的前驱体为2-乙基己酸铈。所述的溶剂为二甲苯。所述的甲烷-氧气火焰中甲烷的流量为0.5-3.5L/min，氧气的流量为2-5L/min。所述的后处理为氢热处理或光处理。所述的氢热处理是二氧化铈加热至500℃后，在氢气和氩气的混合气的气流中保持120-240分钟。所述的氢气和氩气的混合气中氢气的含量为10％。所述的光处理是二氧化铈在UV光下照射45-120分钟。本专利技术所述的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，包括如下步骤：(1)在手套箱中，在氮气气氛下，将CeO2的前驱体与溶剂混合，以防止水解，得到前驱体溶液；(2)将前驱体溶液注入手套箱中的注射器中，注射器安装在注射泵中；(3)使用注射泵以4-6mL/min的速度将前驱体溶液通过FSP装置中的喷嘴送入；(4)用4-6L/min的O2进料分散来自喷嘴的前驱体溶液喷雾；(5)将喷嘴两端的压强保持在140-160kPa；(6)通过CH4和O2的预混合流点燃和维持火焰；(7)使用流量为4-6L/min的O2作为鞘气；(8)使用真空泵将产生的二氧化铈颗粒收集在玻璃纤维过滤器上；(9)二氧化铈进行氢热处理或光处理得到用于臭氧化处理的催化剂。所述的氢热处理包括如下步骤：(1)从玻璃纤维过滤器中收集纯FSP二氧化铈；(2)将二氧化铈放入电热管炉中；(3)在25-35mL/minAr气下，将二氧化铈加热至150℃，保持30分钟以去除表面水；(4)将二氧化铈冷却至环境温度；(5)在25-35mL/minAr气下，以5℃·min-1将二氧化铈重新加热至500℃；(6)将气体从Ar气切换到25-35mL/min的H2/Ar(H2：Ar＝10％:90％)混合气并在500℃下保持120-240分钟，即得。所述的光处理包括如下步骤：(1)从玻璃纤维过滤器中收集纯FSP二氧化铈；(2)将二氧化铈加入到水中，得到溶液；(3)将溶液超声处理15-25分钟；(4)将溶液加入到玻璃螺旋反应器中；(5)将溶液暴露于紫外线(NEC，20W黑光-蓝灯，最大发射波长为365nm)下45-120分钟，即得。本专利技术可用于废水处理领域，特别是工业废水的深度处理。本专利技术通过火焰喷雾热解(FSP)技术制备颗粒。另外，高温下的氢热处理或光处理用于处理催化剂以增强其对臭氧化反应的催化活性。单种金属氧化物(例如CeO2，TiO2，Al2O3)或金属氧化物附着于支撑基底(支撑基底例如活性炭、二氧化硅、氧化铝)的金属基催化剂可用于催化臭氧化的实际应用。在本专利技术中，选择氧化铈是由于其高的储氧能力(OSC)和氧化还原转换能力(Ce3+至Ce4+，反之亦然)。另一方面，为了提高二氧化铈的质构和氧化还原性能并提高其活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于将CeO

【技术特征摘要】
1.一种用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于将CeO2的前驱体和SiO2的前驱体加入溶剂中混合均匀，得到前驱体溶液；前驱体溶液经氧气分散后通入到甲烷-氧气火焰中反应，得到用于臭氧化处理的催化剂CeO2-SiO2纳米复合材料。


2.根据权利要求1所述的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于所述的CeO2的前驱体为2-乙基己酸铈，SiO2的前驱体为六甲基二硅氧烷，溶剂为二甲苯，SiO2的前驱体与溶剂的体积比为10-16：100-200。


3.根据权利要求1所述的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于所述的CeO2-SiO2纳米复合材料中CeO2与SiO2的摩尔比为1：1.5-9。


4.根据权利要求1所述的用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于所述的甲烷-氧气火焰中甲烷的流量为0.5-3.5L/min，氧气的流量为2-5L/min。


5.一种用于臭氧化处理的催化剂的制备方法，其特征在于将CeO2的前驱体加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄崇礼，陈平，阿里·阿斯哈尔·伊斯梅尔博，廖洁娴，吴少华，陈晓飞，周理龙，
申请(专利权)人：天俱时工程科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13