一种低比重催化臭氧氧化催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低比重催化臭氧氧化催化剂及其制备方法，用于催化臭氧氧化处理污水，解决了现有高比重催化剂在反应池中形成气体沟流，导致催化剂利用率低等问题。本发明专利技术提供的催化剂包括：有机高分子材料载体及负载在载体表面的活性金属氧化物粒子，所述高分子材料载体优选为氯化聚乙烯、聚丙烯、芳环高分子、聚氨酯、聚四氟乙烯中的一种，所述活性金属粒子优选为铁、铜、铈、锰的氧化物中的一种或多种，负载量优选为30％～50％。本发明专利技术提供的催化剂采用模压法模压负载的活性金属氧化物粒子，制成低比重的催化剂，提高了催化剂的利用率。

A low gravity catalytic ozonation catalyst and its preparation method

The invention discloses a low proportion of ozone catalytic oxidation catalyst and preparation method thereof, used for catalytic ozonation of sewage treatment, solve the existing high proportion of catalyst for the formation of gas channeling in the reactor, leading to low utilization rate of catalyst. The catalyst of the invention includes: load organic carriers and active metal oxide particles in the surface of the carrier, the carrier polymer is preferably a chlorinated polyethylene, polypropylene, aromatic polymer, polyurethane, polytetrafluoroethylene, the active metal particle is preferably one or more iron, copper and cerium. And manganese oxides, the load is preferably 30% to 50%. The catalyst provided by the invention is molded by pressing the pressed active metal oxide particles to produce low specific weight catalyst, which improves the utilization ratio of the catalyst.

【技术实现步骤摘要】
一种低比重催化臭氧氧化催化剂及其制备方法
本专利技术涉及一种污水处理用的催化臭氧氧化催化剂，更具体地涉及一种低比重的催化臭氧氧化催化剂及其制备方法。
技术介绍
催化臭氧氧化作为一种高级氧化技术逐渐被用于污水处理的研究应用中，尤其是难处理的工业污水。催化臭氧氧化技术利用催化剂催化臭氧产生氧化性强于臭氧的羟基自由基，氧化分解污水中的还原性有机物，达到降低污水COD(化学需氧量)的目的，在污水的深度处理中具有良好的应用前景。目前普遍使用的是载体型催化剂，催化活性金属氧化物负载在多孔载体上形成反应界面，活性金属氧化物催化臭氧产生强氧化性羟基自由基，分解污水中的有机物。催化剂的载体类型主要有陶粒、活性氧化铝、柱状活性炭等，这些载体材料的比重大，堆积密度在0.60～0.95g/cm3之间。高比重载体材料在反应池中使臭氧形成沟流，池体内催化剂只有少部分能够接触到臭氧，发挥催化作用，催化剂的利用率极低。同时，催化剂堆积紧密容易发生结垢，降低催化剂催化活性。因此，开发一种低比重催化剂对污水催化臭氧氧化处理具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术提供了一种低比重催化臭氧氧化催化剂及其制备方法，更具体的涉及一种活性金属氧化物嵌入有机高分子材料上的一种催化臭氧氧化催化剂。为了克服现有技术中催化剂载体比重大、利用率低、易结垢等缺点，本专利技术提供了一种低比重催化臭氧氧化催化剂，该催化剂用于污水处理，能够在反应池中发生流化，大大提高了臭氧与催化剂的接触机会，提高了催化剂的利用率，强化了催化臭氧氧化效果，减少了催化剂的结垢倾向。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种低比重催化臭氧氧化催化剂，包括：有机高分子材料载体和活性金属氧化物粒子，所述有机高分子材料载体包括热塑性有机高分子材料载体和热固性有机高分子材料载体。在上述方案的基础上，所述热塑性有机高分子材料载体为氯化聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺树脂、聚碳酸酯、芳环高分子或聚四氟乙烯中的一种；优选为氯化聚乙烯、聚丙烯、芳环高分子或聚四氟乙烯中的一种；所述热固性有机高分子材料载体为聚氨酯。在上述方案的基础上，所述芳环高分子包括聚苯、聚苯醚、聚芳砜或芳香聚酰胺。在上述方案的基础上，所述有机高分子材料载体中可以加入助剂，所述助剂包括抗氧化剂、助抗氧化剂、热稳定剂、臭氧稳定剂、加工助剂、增塑剂等，所述助剂用量均为常规用量，或根据实际情况进行调整。在上述方案的基础上，所述活性金属氧化物粒子为铜、铁，铈、锰、钴、镍、铬、钼、银、钛、钒的氧化物中的一种或多种，优选为铁、铜、铈、锰的氧化物中的一种或多种。在上述方案的基础上，所述活性金属氧化物粒子的平均粒径为0.1～1000μm，优选为10～100μm。在上述方案的基础上，所述催化臭氧氧化催化剂中活性金属氧化物粒子的负载量为20％～80％，优选为30％～50％。在上述方案的基础上，所述催化臭氧氧化催化剂的形状为球状、圆柱状、拉西环、鲍尔环、阶梯环、格栅或波纹的一种，优选为球状、圆柱状、拉西环、鲍尔环中的一种；所述催化臭氧氧化催化剂的大小以满足固定床催化剂或流化床催化剂所需尺寸为基准。本专利技术进一步提供所述催化臭氧氧化催化剂的制备方法。本专利技术的制备方法技术方案是在有机高分子材料载体成型加工温度条件下或固化定型前，模压被活性金属氧化物粒子包覆的有机高分子材料载体。上述低比重催化臭氧氧化催化剂的制备方法，当载体采用热塑性有机高分子材料时，步骤如下：(1)将热塑性有机高分子材料载体加工成符合催化氧化流化池所需大小的热塑性有机高分子材料载体颗粒；(2)将上述热塑性有机高分子材料载体颗粒置于活性金属氧化物粒子中，即热塑性有机高分子材料载体颗粒被活性金属氧化物粒子包覆；(3)在热塑性有机高分子材料载体颗粒的成型加工温度条件下进行模压，将活性金属氧化物粒子部分压入热塑性有机高分子材料载体颗粒中，使得活性金属氧化物粒子负载在热塑性有机高分子材料载体颗粒表面并部分嵌入热塑性有机高分子材料载体颗粒中，然后经过冷却、过筛，得到所述低比重催化臭氧氧化催化剂。在上述方案的基础上，所述热塑性有机高分子材料载体由粉料加工成型，或直接使用市售的已经成型的热塑性有机高分子材料载体。上述低比重催化臭氧氧化催化剂的制备方法，当载体采用热塑性有机高分子材料时，步骤如下：(1)将热塑性有机高分子材料载体加工成固定床催化剂或流化床催化剂所需厚度的片材；(2)将活性金属氧化物粒子均匀地包覆在所述热塑性有机高分子材料载体片材的表面；(3)在相应热塑性有机高分子材料载体片材的成型加工温度条件下进行模压，活性金属氧化物粒子被部分压入热塑性有机高分子材料载体片材中，得到表面负载有活性金属氧化物粒子的热塑性有机高分子材料载体片材。然后经过冷却，切割、裁剪、冲压或破碎，将表面负载有活性金属氧化物粒子的热塑性有机高分子材料载体片材加工成所述低比重催化臭氧氧化催化剂。在上述方案的基础上，所述热塑性有机高分子材料载体由粉料加工成型，或直接使用市售的已经成型的热塑性有机高分子材料载体。上述低比重催化臭氧氧化催化剂的制备方法，当载体采用热固性有机高分子材料时，步骤如下：(1)根据热固性有机高分子材料载体的固化配方配制成液态固化体系，搅拌均匀；(2)在满足固定床催化剂或者流化床催化剂所需颗粒尺寸的模具内先加入活性金属氧化物粒子，再加入步骤(1)中配制好的液态固化体系，然后再加入活性金属氧化物粒子，在70℃下进行部分固化定型，然后对部分固化定型的负载有活性金属氧化物粒子的固化体系进行模压固化，固化完全后过筛，得到所述低比重催化臭氧氧化催化剂。在上述方案的基础上，所述固化配方的质量比为：多元醇：多异氰酸酯：催化剂：增塑剂＝100：20～40：0.03～0.04：4～8。所述热塑性有机高分子材料载体，在热和压力的双重作用下，产生软化变形，活性金属氧化物粒子被部分压入软化的热塑性有机高分子材料载体中，在活性金属氧化物粒子部分压入的同时，软化的热塑性有机高分子材料载体在活性金属氧化物粒子周围溢出，溢出的热塑性有机高分子材料载体起到了固定活性金属氧化物粒子的作用，使所述催化臭氧氧化催化剂具有很好的稳定性。所述热固性有机高分子材料载体，在部分固化定型过程中，活性金属氧化物粒子被嵌入热固性有机高分子材料载体中，在模压固化定型过程中被固定在热固性有机高分子材料载体表面，使所述催化臭氧氧化催化剂具有很好的稳定性。有益效果：传统浸渍法需要多次浸渍获得高负载量催化剂，并且焙烧过程中产生大量氮氧化物尾气，本专利技术提供的催化臭氧氧化催化剂可通过控制加入的活性金属氧化物粒子量制备不同负载量的催化剂，无需高温焙烧，无高含氮氧化物尾气排放，降低了制备成本。本专利技术提供的催化臭氧氧化催化剂利用有机高分子材料做载体，利用有机高分子材料载体的高比表面负载活性金属氧化物粒子，具有比重小，催化剂利用率高，不易结垢，成本低等优点，具有良好的应用前景。具体实施方式本专利技术提供了一种低比重催化臭氧氧化催化剂及其制备方法。一种低比重催化臭氧氧化催化剂，包括：有机高分子材料载体和活性金属氧化物粒子，所述有机高分子材料载体包括热塑性有机高分子材料载体和热固性有机高分子材料载体。在上述方案的基础上，所述热塑性有机高分子材料载体为氯化聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺树脂、聚碳酸酯、芳环高分子或聚四本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低比重催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，包括：有机高分子材料载体和活性金属氧化物粒子，所述有机高分子材料载体包括热塑性有机高分子材料载体和热固性有机高分子材料载体。

【技术特征摘要】
1.一种低比重催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，包括：有机高分子材料载体和活性金属氧化物粒子，所述有机高分子材料载体包括热塑性有机高分子材料载体和热固性有机高分子材料载体。2.如权利要求1所述的低比重催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述热塑性有机高分子材料载体为氯化聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺树脂、聚碳酸酯、芳环高分子或聚四氟乙烯中的一种；所述热固性有机高分子材料载体为聚氨酯。3.如权利要求2所述的低比重催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述芳环高分子包括聚苯、聚苯醚、聚芳砜或芳香聚酰胺。4.如权利要求1所述的低比重催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述活性金属氧化物粒子为铜、铁，铈、锰、钴、镍、铬、钼、银、钛、钒的氧化物中的一种或多种；所述活性金属氧化物粒子的平均粒径为0.1～1000μm。5.如权利要求1所述的低比重催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述催化臭氧氧化催化剂中活性金属氧化物粒子的负载量为20％～80％。6.如权利要求1所述的低比重催化臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述催化臭氧氧化催化剂的形状为球状、圆柱状、拉西环、鲍尔环、阶梯环、格栅或波纹的一种；所述催化臭氧氧化催化剂的大小以满足固定床催化剂或流化床催化剂所需尺寸为基准。7.如权利要求1-6任一权利要求所述的低比重催化臭氧氧化催化剂的制备方法，当载体采用热塑性有机高分子材料时，其特征在于，步骤如下：(1)将热塑性有机高分子材料载体加工成符合催化氧化流化池所需大小的热塑性有机高分子材料载体颗粒；(2)将步骤(1)中得到的热塑性有机高分子材料载体颗粒置于活性金属氧化物粒子中，热塑性有机高分子材料载体颗粒被活性金属氧化物粒子包覆；(3)在热塑性有机高分子材料载体颗粒的成型加工温度条件下进行模压，将活性金属氧化物粒子部分压入热塑性有机高分子材料载体颗粒中，使得活性金属氧化物粒子负载在热塑性有机高分子材料载体颗粒表面并部分嵌入热塑性有机高分...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱小云，赵辉，龚小芝，刘正，万国晖，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司北京化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11