一种负载型臭氧催化氧化催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种负载型臭氧催化氧化催化剂及其制备方法和应用。所述方法包括如下步骤：将废白土进行热处理；将经过热处理的废白土与无烟煤、高温煤焦油和表面活性剂以质量比为(10‑25)：100：(25‑35)：(1‑5)进行混合并制成干料条；将干料条炭化处理；将经过炭化处理的干料条进行活化处理；将经过活化处理的干料条负载金属氧化物，干燥后焙烧得到所述负载型臭氧催化氧化催化剂；其中所述金属氧化物为CeO2、MnO2、CuO和V2O5的混合物，其中以所制备的催化剂总质量为100％计，所述金属氧化物的质量含量为5‑10％。本发明专利技术制备了一种成本低廉，环境友好的臭氧催化氧化催化剂，有效降低了COD。

【技术实现步骤摘要】
一种负载型臭氧催化氧化催化剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及环保和污水处理领域，具体的说，本专利技术涉及一种负载型臭氧催化氧化催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
随着环保意识的增强，污水处理任务加大。如何有效的去除污水中的难降解有机物成为目前关注的热点。其中臭氧-氧化技术是处理污水中难降解污染物的有效方法。特别是将催化剂引入到臭氧氧化体系中，能够有效促进臭氧转化成氧化能力更强的羟基自由基，提高臭氧催化氧化效率，促进污染物的降解。臭氧催化氧化的催化剂很多，包括金属氧化物、活性炭、氧化铝、分子筛、天然矿物或者其复合。多年以来，研究者们在臭氧催化氧化催化剂的制备方面开展了大量研究工作，做了很多努力，然而寻求廉价易获取的原料制备高效的臭氧催化氧化催化剂仍是本领域亟待解决的问题之一。CN106256426A提供了一种用于催化臭氧氧化的催化剂，所述催化剂的制备需要金属、载体与活性炭；所述金属为铜、铁，铈、锰、钴、镍、铬、钼、银、钛或钒中的一种或多种；所述载体为陶粒、球状Al2O3、球状SiO2、分子筛或沸石中的一种或多种；所述活性炭为煤、木材、椰壳或果壳制成的柱状或颗粒状活性炭。CN201611065919.4公开了一种臭氧催化氧化催化剂，其以重质油梯级分离萃余残渣为原料，经过热裂解、有机溶剂处理、碱液处理及干燥焙烧等处理过程制备而得，催化剂平均孔径为4.0-10.0nm，比表面积为80～230m2/g，孔容积为0.2～0.4cm3/g，活性金属组分V的含量为300-500μg/g，Ni的含量为300-500μg/g；该专利技术利用萃余残渣制备催化剂，可针对性地处理含难降解有机物多的反渗透浓水。CN201810179616.8报道了一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂及其制备方法与应用，所述臭氧催化剂的制备方法如下：S1：将污泥、造孔剂和硝酸镁混合，加水搅拌，然后将混合物蒸干至粘稠泥状物；S2：使用S1所得粘稠泥状物对特定直径的塑料颗粒进行包覆，通过控制包覆后小球的直径获得特定的包覆厚度，然后烘干至恒重；S3：将S2包覆后的小球置于惰性气氛中，升温至污泥的碳化温度并保持一段时间，冷却即得所述表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂。该专利技术利用固体废弃物污泥制备催化剂，有效的降低了催化剂的制备成本。CN201610935439.2报道了一种利用废FCC催化剂制备臭氧催化剂方法，包括如下步骤：第一步：将废FCC催化剂在空气气氛下进行充分灼烧后自然冷却；第二步：将第一步中灼烧冷却后的废FCC催化剂，与供炭剂、粘结剂和辅助剂混合均匀后干燥，获得干料；第三步：将第二步所述的干料进行炭化；第四步：将第三步中炭化后的干料进行活化；第五步：将第四步活化后的干料进行后处理，获得臭氧催化剂，该催化剂表现出有较好的经济和应用价值。CN201610157431.8公开了一种蜂窝式臭氧氧化催化剂的制备方法及其制备的催化剂，制备方法包括：将铁碳填料进行粉碎，得到粉体状铁碳填料；将所述粉体状铁碳填料与成型剂、粘合剂按照质量比为(6-16)：(2-12)：(1-4)的比例混合，搅拌，得到膏体混合物；将所述膏体混合物进行挤压成型处理，得到蜂窝式胚体；将所述蜂窝式胚体进行干燥，焙烧处理，得到蜂窝式臭氧氧化催化剂，采用该蜂窝式臭氧氧化催化剂催化臭氧大大提高了对污水的化学需氧量(COD)的去除率。CN201711091009.8提供了一种有机废水臭氧氧化催化剂方法：(1)将污泥脱水至水分含量为15-50wt％后，焙烧；(2)将高岭土用酸处理后焙烧，得到改性的高岭土；(3)将步骤(1)得到的经过处理的污泥、步骤(2)得到的改性的高岭土、镁氧化物的前驱体、铈氧化物的前驱体和拟薄水铝石按照质量比1：(0.35-0.65)：(0.02-0.05)：(0.02-0.05)：(1.2-1.6)混合后成型；(4)采用浸渍法将锰氧化物和铁氧化物负载到步骤(3)成型后得到的产物上得到所述催化剂，该专利技术的优点在于以炼厂的活性污泥活化处理为催化剂的原料之一，实现以废治废，环保节能。CN201610217784.2公开了一种强化臭氧分解的负载型金属氧化物催化剂的制备方法及其制备的臭氧催化氧化催化剂，其中的制备方法包括如下：溶剂抽提、焙烧、水洗、酸化、水洗、干燥、造粒等步骤；获得的催化剂包括活性组分5-10％，再生活化的废白土30-70％，扩孔剂2-20％，胶凝剂0.1-8％，氧化铝粉末10-50％，总质量为100％；活性组分包括混合稀土氧化物，同时还包括Fe2O3、MnO2、Fe3O4、TiO2、CuO或CoO中的一种或几种，其中混合稀土氧化物占质量百分比的5-40％，该专利技术利用了废白土，节省了催化剂制备原料的用量，大大降低了生产成本。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种负载型臭氧催化氧化催化剂的制备方法；本专利技术简化现有技术中废白土的活化步骤如溶剂抽提去油过程，克服现有技术中废白土酸洗活化中白土固有的活性金属如Fe2O3和MgO流失等问题。本专利技术的另一目的在于提供一种负载型臭氧催化氧化催化剂。本专利技术的再一目的在于提供所述的负载型臭氧催化氧化催化剂的应用。为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种负载型臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)将废白土进行热处理；(2)将经过步骤(1)热处理的废白土与无烟煤、高温煤焦油和表面活性剂以质量比为(10-25)：100：(25-35)：(1-5)进行混合并制成干料条；(3)将步骤(2)的干料条炭化处理；(4)将经过步骤(3)炭化处理的干料条进行活化处理；(5)将经过步骤(4)活化处理的干料条负载金属氧化物，得到所述负载型臭氧催化氧化催化剂；其中，所述金属氧化物为CeO2、MnO2、CuO和V2O5的混合物，其中以所制备的催化剂总质量为100％计，所述金属氧化物的质量含量为5-10％。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)包括将废白土在450-850℃下进行热处理。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)包括将废白土在500-650℃下进行热处理，热处理时间为1-10h。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)包括将废白土在600℃下进行热处理，热处理时间为2h。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)所述热处理的升温速度为10-15℃/min。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)中的热处理可以在空气、氧气或者氮气气体氛围下进行。氧气或空气条件下热处理，主要发生燃烧反应，废白土所含的油类主要转化成二氧化碳和水，恢复白土表面的性质；氮气条件下热处理，废白土所含的油类发生热解反应，有一部分炭化产物保留到处理后的废白土上，进而起到调变白土的表面性质的效果。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(1)是在氮气气体氛围下将废白土进行热处理。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)包括将步骤(1)经过热处理的废白土与无烟煤、高温煤焦油和表面活性剂混合后经过压条、干燥，制成干料条。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)的表面活性剂为阴离子表面活性剂或者阳离子表面活性剂。根据本专利技术一些具体实施方案，其中，步骤(2)的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或硬脂酸。根据本专利技术一些具体实施方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载型臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)将废白土进行热处理(优选步骤(1)是在氮气氛围下将废白土进行热处理)；(2)将经过步骤(1)热处理的废白土与无烟煤(优选所述无烟煤为粒径150‑250目的无烟煤)、高温煤焦油和表面活性剂以质量比为(10‑25)：100：(25‑35)：(1‑5)进行混合并制成干料条；优选经过步骤(1)热处理的废白土与无烟煤、高温煤焦油和表面活性剂的质量比为(15‑25)：100：(30‑35)：(3‑5)；(3)将步骤(2)的干料条炭化处理(优选所述炭化处理包括将步骤(2)的干料条在600‑800℃下炭化处理0.2‑0.4h)；(4)将经过步骤(3)炭化处理的干料条进行活化处理(优选所述活化包括将经过步骤(3)炭化处理的干料条在800‑950℃下活化5‑15h)；(5)将经过步骤(4)活化处理的干料条负载金属氧化物(优选采用等体积浸渍法负载金属氧化物)，得到所述负载型臭氧催化氧化催化剂；其中所述金属氧化物为CeO2、MnO2、CuO和V2O5的混合物，其中以所制备的催化剂总质量为100％计，所述金属氧化物的质量含量为5‑10％(优选为6‑8％)。...

【技术特征摘要】
1.一种负载型臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)将废白土进行热处理(优选步骤(1)是在氮气氛围下将废白土进行热处理)；(2)将经过步骤(1)热处理的废白土与无烟煤(优选所述无烟煤为粒径150-250目的无烟煤)、高温煤焦油和表面活性剂以质量比为(10-25)：100：(25-35)：(1-5)进行混合并制成干料条；优选经过步骤(1)热处理的废白土与无烟煤、高温煤焦油和表面活性剂的质量比为(15-25)：100：(30-35)：(3-5)；(3)将步骤(2)的干料条炭化处理(优选所述炭化处理包括将步骤(2)的干料条在600-800℃下炭化处理0.2-0.4h)；(4)将经过步骤(3)炭化处理的干料条进行活化处理(优选所述活化包括将经过步骤(3)炭化处理的干料条在800-950℃下活化5-15h)；(5)将经过步骤(4)活化处理的干料条负载金属氧化物(优选采用等体积浸渍法负载金属氧化物)，得到所述负载型臭氧催化氧化催化剂；其中所述金属氧化物为CeO2、MnO2、CuO和V2O5的混合物，其中以所制备的催化剂总质量为100％计，所述金属氧化物的质量含量为5-10％(优选为6-8％)。2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，步骤(1)包括将废白土在450-850℃下进行热处理(优选步骤(1)包括将废白土在500-650℃下进...

【专利技术属性】
技术研发人员：王庆宏，陈春茂，李一鸣，王鑫，王艳丹，李怡，詹亚力，郭绍辉，付文涛，张晓明，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，山东中实奥杰石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11