用于在水中催化臭氧化有机物的固体催化剂制造技术

本发明专利技术涉及一种用于臭氧化含有机污染物的废水的固体催化剂的制备方法，其中所述方法包括将钌和/或铱系催化剂粉末沉积在开孔泡沫支撑体上，所述催化剂粉末通过溶胶-凝胶粘合剂连接到所述泡沫支撑体上。本发明专利技术还涉及一种用于处理含有机污染物的废水的方法，所述方法包括在所述催化剂的存在下臭氧化废水。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于在水中催化臭氧化有机物的固体催化剂本专利技术涉及一种用于催化臭氧化的固体催化剂，以及一种制备所述催化剂的方法。本专利技术还涉及一种在所述固体催化剂存在下通过催化臭氧化处理废水以减少有机污染物的含量的方法。许多工业过程产生废水或污水，其中含有显著水平的有机污染物。化学需氧量(COD)是有机污染物氧化所需的耗氧量。COD用来评价废水的污染负荷。现有的许多工业水处理技术(物理化学过程、膜法、真空蒸发器、生物法)通常难以降低C0D。活性炭处理和已知的氧化过程是可能的解决方案，但有很强的约束性，包括显著的运营成本。而生物过程通常受限于毒性或难以去除有机材料。催化臭氧化废水处理是已知的一种有效方法。臭氧还被认为具有灭菌作用，比其它化学氧化剂如过氧化氢或高锰酸钾具有更强的氧化能力。特别地，W003/064333涉及在催化剂粉末的存在下臭氧化处理含有有机污染物的废水，所述催化剂粉末含有沉积在由金属氧化物形成的载体上的钌和/或铱的活性相。此法可将有机污染物中的碳全部转化为二氧化碳，或将可生物降解的有机碳部分降解。此法具有许多优点，如有效处理废水，而不产生淤渣。此外，此法使常规氧化剂难处理的有机污染物矿化。然而催化剂粉末的使用具有局限性，例如必须在处理结束时除去催化剂并净化水。此外，使用催化剂粉末与某些废水不相容，特别是那些含有堵塞材料或悬浮颗粒的废水。为了解决这些问题，尝试开发一种通过催化臭氧化处理废水的固体催化剂。然而，已经证明将这种催化剂有效地固定在载体上，同时保持臭氧化反应的动力学和效率是很困难的。本专利技术提供一种针对这些问题的满意的解决方案。实际上，此解决方案允许获得一种固体支撑体上的催化剂，及其用于臭氧化含有机污染物的废水的应用。由于将催化剂粉末转为负载型催化剂，进一步简化了此方法，本专利技术的催化剂允许以更低的臭氧浓度获得比W003/064333所述的方法更高的臭氧化产量。因此，本专利技术涉及一种制备用于臭氧化含有机污染物的废水的固体催化剂的方法，所述方法包括将催化剂粉末沉积在开孔泡沫支撑体上，所述粉末由颗粒形成，所述颗粒包含沉积在载体上的活性相，所述活性相包含钌和/或铱，所述载体由选自二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛及其混合物的氧化物形成，使用溶胶-凝胶粘合剂将所述催化剂粉末固定在所述泡沫支撑体上。优选地，所述开孔泡沫支撑体由金属或陶瓷泡沫形成。但也可使用其它材料，如复合材料或塑料。特别地，根据比表面积、与催化剂的附着度以及耐臭氧性和耐水性选择泡沫支撑体材料。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述开孔泡沫支撑体的比表面积为500至5600m2/m3，更优选地，为1000至3000m2/m3。进一步更优选地，比表面积为2000m2/m3。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述催化剂粉末的颗粒尺寸为I μπι至200 μπι。根据本专利技术的一个优选实施方式，所述支撑体为金属泡沫，且包含选自镍、铬、铝、镍铬合金和镍铬铝合金的金属。例如，可以使用不锈钢、铬，可选地富含镍和/或钼。优选地，所述金属泡沫的密度为0.40至1.33g/cm3。优选地，孔隙率为0.4至2.3nm0根据本专利技术的另一个优选实施方式，所述支撑体由陶瓷泡沫制成，且包括选自氧化锆、氧化铝、莫来石及其混合物的一种材料。优选地，所述泡沫的孔隙率为0.4至2.3nm。根据本专利技术的一个优选实施方式，催化剂粉末在开孔泡沫支撑体上的沉积和附着是通过或浸渍-提拉技术或浸涂法完成。更优选地，该方法依次包括以下步骤:制备液相溶胶-凝胶粘合剂；将催化剂粉末加入液相溶胶-凝胶粘合剂中；通过浸渍提拉法将所形成的催化剂溶液沉积到开孔泡沫支撑体上；烘烤所述泡沫支撑体以固化所述溶胶-凝胶粘合剂。本专利技术还涉及一种用于臭氧化含有机污染物废水的开孔泡沫支撑体固体催化剂，所述催化剂由上述制备方法制得，或者可以由所述方法制得。本专利技术进一步涉及一种处理含有机污染物的废水的方法，所述方法包括在如上所述的开孔泡沫支撑体固体催化剂的存在下，臭氧化所述废水。“废水”是指含有机污染物的所有类型的废水，如工业废水、生活用水、游泳池水、城市车站出口水或循环冷却回路水。优选地，此处理方法包括以下步骤:将臭氧气体溶于待处理废水中的步骤，以及使泡沫支撑体固体催化剂接触臭氧浓缩的所述废水的步骤。本专利技术还涉及一种实现上述方法的设备，所述设备包括:用于产生臭氧的装置；将臭氧气体传输到待处理废水中的装置；使开孔泡沫支撑体固体催化剂接触所述废水的反应器。根据本专利技术的一个实施方案，所述设备包括填充有固体催化剂的多个反应器，这些反应器与废水流路串联和/或平行设置。优选地，使废水与固体催化剂接触的反应器包括填充开孔泡沫支撑体的柱子，位于柱子入口的泡沫部分无催化剂。无催化剂的泡沫部分具有特定静态混合器的功能。优选地，臭氧在该部分注入并在接触固体催化剂之前溶解在废水中。同样地，本专利技术的另一个目的是提供一种用于臭氧化含有机污染物废水的柱子，所述柱子填充有如上所述的开孔泡沫支撑体固体催化剂，柱子入口部分填充泡沫支撑体但无催化剂。所述柱子可以装配到如上所述的设备中，如使废水与固体催化剂接触的反应器。以下实施例仅为说明本专利技术而不限制其范围:实施例1:通过溶胶-凝胶法将催化剂粉末附着在开孔泡沫支撑体i:制备固体催Mll在下列实施例中，使用催化剂粉末，所述催化剂粉末包含沉积在氧化铈载体上的钌活性相(催化剂Ru/Ce02)。所述催化剂在W003/064333中进行了描述。有利的是，该公司以TECHNAVOX TA03的名称销售该催化剂。实施例1.1:1号催化剂将5克3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(Glymo)溶解于5ml 0.1N盐酸中。室温下搅拌所得混合物I小时。然后加入1ml乙醇。加入催化剂粉末得到浓度为10% (按固体内容物重量计)的溶液。在室温下保持搅拌30分钟。然后通过浸渍-提拉，以每分钟1mm的抽拉速率将溶液沉积在不锈钢泡沫上。随后将所述泡沫在100°c下加热I小时。实施例1.2:2号催化剂将5克Glymo溶解于5ml 0.1N盐酸中。在室温下搅拌该第一混合物I小时。此夕卜，将5克四乙氧基硅烷(TEOS)溶解于6ml 0.1N盐酸中。在室温下搅拌该第二混合物I小时。合并第一和第二混合物，加入6ml乙醇。加入催化剂粉末，得到浓度为10% (按固体内容物重量计)的溶液。在室温下保持搅拌30分钟。然后通过浸渍-提拉，以每分钟1mm的抽拉速率将溶液沉积在不锈钢泡沫上。随后将所述泡沫在100°C下加热I小时。实施例1.3:3号催化剂将5克Glymo溶解于5ml 0.1N盐酸中。在室温下搅拌该第一混合物I小时。此夕卜，将5克TEOS溶解于6ml 0.1N盐酸中。在室温下搅拌该第二混合物I小时。合并第一和第二混合物。加入6ml乙醇和I克聚乙二醇(PEG)。在室温下保持搅拌30分钟。加入催化剂粉末，得到浓度为10% (按干提取物重量计)的溶液。然后通过浸渍-提拉，以每分钟1mm的抽拉速率将溶液沉积在不锈钢泡沫上。随后将所述泡沫在100°c下加热I小时。实施例1.4:4号催化剂将5克Glymo溶解于5ml 0.1N盐酸中。在室温下搅拌该第一混合物I小时。此夕卜，将5克TEOS溶解于6ml 0.1N盐酸中。在室温下搅拌该第二混合物I小时。合并第一和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备臭氧化含有机污染物的废水的固体催化剂的方法，所述方法包括将催化剂粉末沉积在开孔泡沫支撑体上，所述粉末由包含沉积在载体上的活性相的颗粒形成，所述活性相包含钌和/或铱，所述载体由选自二氧化铈、二氧化锆、二氧化钛及其混合物的氧化物形成，用溶胶‑凝胶粘合剂将所述催化剂粉末固定在所述泡沫支撑体上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佛罗伦萨·蓬特勒瓦，奥德·奥迪瑞克，娜塔莉·卡普维勒尼赫，吉恩·查尔斯·瓦斯，弗洛朗·德利雅尼，
申请(专利权)人：德克尼沃斯公司，斯瑞普公司，国家科学研究院，普瓦捷大学，
类型：发明
国别省市：法国;FR