本发明专利技术公开了一种氧化铝负载铁氧化物催化剂的制备方法以及在有机废水处理中的应用，该制备方法包括以下步骤：(1)先用清水对氧化铝颗粒进行清洗，然后采用低压等离子体对氧化铝颗粒进行改性，得到改性氧化铝；(2)将步骤(1)得到的改性氧化铝在铁盐溶液中充分浸渍，然后干燥得到载铁氧化铝；(3)将步骤(2)得到载铁氧化铝进行煅烧，煅烧完成后得到所述的氧化铝负载铁氧化物催化剂。采用该制备方法得到的氧化铝负载铁氧化物催化剂用于有机废水处理时，具有反应速率快、有机物降解更为彻底、臭氧利用率高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种低溫等离子体改性氧化侣负载铁氧化物催化剂及其所催化的臭 氧氧化降解有机废水的方法，可有效地去除废水中难降解的有机物，属于废水处理领域。
技术介绍
臭氧是一种具有特殊刺激性气味的不稳定气体，常溫下为浅蓝色，液态下呈深蓝 色。在常用氧化剂中，臭氧的氧化能力很强，在水中的标准电极电位为2. 07eV，可将废水中 易被氧化的有机物氧化，从而达到去污目的；另外，臭氧具有较强的腐蚀性，杀灭细菌和病 毒能力强，常用于自来水和娱乐用水的杀毒灭菌处理。 臭氧氧化作为一种传统的水处理技术，自从1940'S开始，人们试图将其用于污水 处理，但是一直没有大规模推行。其原因有：臭氧虽然具有很强的氧化性，但是一般不能将 有机物彻底氧化，而只能将其部分降解，导致臭氧直接氧化技术在应用上有很大的局限性。 此外，臭氧直接氧化过程中臭氧的利用率比较低，造成大量浪费，增大了成本。 针对上述臭氧直接氧化技术的缺点，寻找一种更高效的方法就变得十分重要。催 化臭氧氧化技术是近年发展起来的一种新型水处理技术，可W在常溫、常压下将那些难W 用臭氧直接氧化或降解的有机物进行氧化降解乃至矿化。其基本原理是：反应过程中产生 的活性极强的自由基（如径基自由基），协同臭氧分子，与有机物之间通过加成、取代、电子 转移及断键等作用，把水中难降解的大分子有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，甚至 彻底氧化成〇)2、&0和其他无机物。按照采用的催化剂的物相不同，可分为均相催化和非均 相催化两类催化臭氧氧化技术。 在均相催化臭氧氧化反应中，催化剂一般W可溶性金属盐的形式加入，溶于水中 的金属离子对臭氧氧化过程起催化作用。化Vinson和化wes研究发现，在臭氧水处理体系 中，加入一定量的化2\Mn2\Ni2+或Co2+的硫酸盐后，废水的T0C去除率得到了明显的提高。 但催化剂混溶于废水中，极易造成二次污染，且难W分离，使水处理的成本增加，不利于规 模化的废水处理应用。 为解决上述问题，人们提出了非均相催化臭氧氧化技术。与均相催化臭氧氧化 技术相比，主要区别在于固态催化剂向臭氧氧化有机物提供了反应的活性中屯、，运里的固 态催化剂一般负载在载体上。由于是固态催化剂，有利于催化剂的长久使用、回收和回 用。英国的ColinCooper等分别采用化2O3/AI2O3和Ti〇2/Al2〇3,进行催化臭氧氧化处理 乙二酸、氯乙醇和氯苯酪的研究（"Aninvestigationofcatal}fticozonationforthe oxidationofhalocarbonsindrinkingwaterpreparation"，ColinCooper，Robbie Burch,Vol. 33,No. 18)，结果表明：负载了Ti〇2和化203的A1203催化剂催化臭氧氧化效果 比单独臭氧氧化有很大的提高。同时，催化剂与废水的分离也比较容易。但是，非均相催化 臭氧氧化技术也存在一定的问题：（1)催化剂在载体上负载不牢固；(2)催化剂在载体上的 团聚现象比较严重；（3)载体对污染物的预富集能力不强。因此，本专利技术提出了一种低溫等 离子体改性氧化侣负载铁氧化物催化臭氧氧化降解有机废水的方法，w解决催化臭氧氧化 降解有机废水时存在的W上问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种氧化侣负载铁氧化物催化剂的制备方法W及在有机废水处理 中的应用，通过采用低溫等离子体对氧化侣载体进行改性，使得催化剂在载体上负载得更 加牢固，减少了催化剂在载体上的团聚现象，同时提高了载体对污染物的预富集能力，最终 达到了提高废水处理效率的目的。 -种氧化侣负载铁氧化物催化剂的制备方法，包括W下步骤： (1)先用清水对氧化侣颗粒进行清洗，然后采用低溫等离子体对氧化侣颗粒进行 改性，得到改性氧化侣； (2)将步骤（1)得到的改性氧化侣在铁盐溶液中充分浸溃，然后干燥得到载铁氧 化侣； (3)将步骤（2)得到载铁氧化侣进行般烧，般烧完成后得到所述的氧化侣负载铁 氧化物催化剂。 本专利技术的基本构思就是采用低溫等离子体对作为催化剂载体的氧化侣进行改性。 等离子体是作为物质的除固态、液态、气态之外的第四态，是气体部分或者完全电离产生的 非凝聚体系，一般包括自由电子、离子、自由基和中性粒子等，根据溫度的差异分为高溫等 离子体和低溫等离子体。在低溫等离子体中电子的能量高达1-lOeV，而其他粒子的溫度只 有300-500K。电子在电场中加速获得能量，与周围的气体分子、原子发生碰撞，能量就可W 通过碰撞传递，使他们产生新的离子、电子或使得他们变为激发态并很快又跳回基态，发出 光子生成自由基。在运样的环境下加入氧化侣材料，等离子体与氧化侣材料撞击时，一些粒 子会注入到材料的表面引起碰撞、散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化，从而改变材 料的表面性能。 由于等离子体的撞击作用，材料表面会产生凹陷和蚀点，使得表面粗糖度增加，进 而使得材料的比表面积和表面反应位点有所增加，同时孔径有一定程度的减少，从而有利 于催化剂的负载和催化反应。对氧化侣载体及制备的催化剂进行BET分析，得出不同样品 的平均孔径和比表面积的数据，如表1所示。 表1氧化侣和催化剂的孔径、比表面积[001引 由表1可知，氧化侣的平均孔径为5. 2皿，比表面积为298.lm2/g。负载化化的氧 化侣经过赔烧后，内孔出现塌陷，导致孔径增大，活性组分的负载使得催化剂的比表面积减 少。但是，经过等离子体改性后制得的催化剂与未改性的催化剂相比，催化剂化oyAiz化(X =0-1. 5)的比表面积显著增加、孔径减小，意味着催化反应的活性位点增加，增强了催化 剂的活性。 经等离子体改性后，氧化侣载体的表面活性位点增加，会使催化剂的分散性能增 强。为了验证等离子体的改性会使催化剂的分散度提高，对催化剂进行了H2-TPD测定，得 出数据如表2所示。[001引表2催化剂的&脱附量与分散度由表2可W看出，未经等离子体改性的氧化侣负载催化剂经赔烧后，催化剂的分 散度为14. 9%，经等离子体改性氧化侣负载的催化剂的分散度为34. 6%。因此得出，经等 离子体改性后，催化剂的分散度有大幅度的提高。 若等离子体的粒子携带的能量比较大，材料表面的原子会被散射造成缺陷，使材 料的空位增多，L酸增强。不同的气体流会影响等离子气体放电所产生的非平衡高能活化 物质（激发态原子、激发态分子和自由基等）的种类和性质，从而对催化剂的结构和性能产 生不同的效果。例如，在氮气流下，材料表面大部分的含氧基团可W被除去，使得抑值显著 增高，几分钟的处理就可W使得酸性材料变成碱性材料；材料表面基团的运种改变会大大 增强活性组分的负载牢固程度。此外，等离子体中的自由基、电子等高能态粒子与材料表 面作用，通过刻蚀和沉积作用发生交联等反应，在材料表面产生极性基团、自由基等活性基 团，从而实现材料表面的亲水化处理。经过2min的处理，水的接触角从原来的89°急剧下 降为39°，使得有机物可W与载体更好地接触，提高了预富集能力，加速有机物的降解。接 触角的变化如图3所示。 总而言之，通过等离子体改性载体，不仅可W增加催化剂的负载量与分散度，同时 可W提高催化反应效率。低溫等离子体改性本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种氧化铝负载铁氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)先用清水对氧化铝颗粒进行清洗，然后采用低温等离子体对氧化铝颗粒进行改性，得到改性氧化铝；(2)将步骤(1)得到的改性氧化铝在铁盐溶液中充分浸渍，然后干燥得到载铁氧化铝；(3)将步骤(2)得到载铁氧化铝进行煅烧，煅烧完成后得到所述的氧化铝负载铁氧化物催化剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：官宝红，李钰，王蕴，潘江江，
申请(专利权)人：建德市环保科技创新创业中心有限公司，杭州贝采催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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