催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，其特征在于，以粒径为3～5mm的球形γ‑Al

Catalyst for removal of quinoline from wastewater by catalytic ozonation and its preparation

【技术实现步骤摘要】
催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂
，具体涉及一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂及其制备方法。
技术介绍
煤化工、石油、医药、印染等行业在生产过程中会产生大量的含有喹啉的有机污染物废水，例如煤化工废水原水中喹啉及其衍生物的COD(ChemicalOxygenDemand，化学需氧量)贡献度可达20％。喹啉是芳香杂环化合物中典型的难降解有机物之一，对动物和人体具有毒性、致突变性和致癌性，且易于积累在生物链中难以得到有效降解，对环境产生较大威胁，因此引起了人们的广泛关注。去除废水中喹啉的处理技术主要有生物法、吸附法和高级氧化技术。生物法主要是利用微生物的新陈代谢，通过微生物的氧化、吸附等作用降解喹啉，具有成本低、处理量较大等优点，但是也具有对废水类型具有一定的选择性、降解周期相对较长、占地多等缺点。吸附法主要有吸附、混凝、萃取、膜分离等几种，主要通过物理方法将喹啉从废水中分离出来，其特点是操作较简单，但是其成本较高，产生的后续污染物难以二次利用。高级氧化技术主要包括光催化氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、芬顿/双氧水/臭氧氧化法等。光催化氧化法对工业废水具有很强的处理能力，但是要求所处理的废水要具有良好的透光性，并可能会产生对环境造成二次污染的光化学物质。电化学氧化法在处理废水时很少产生二次污染，但是存在耗材消耗快、电极寿命低、反应浓度高时处理时间长等问题。湿式氧化法具有效率高、停留时间短、氧化彻底等优点，但对反应时的温度和压力要求较高。芬顿/双氧水氧化法去除有机物反应迅速、操作简单、成本较低，但其缺点在于反应条件严格，并会产生大量铁泥。臭氧氧化法氧化性强，不会造成二次污染，但是存在利用率低、处理效果不稳定、能耗大等问题。催化臭氧氧化技术在传统单独臭氧系统内引入催化剂，提高系统中臭氧的氧化电势，加速比臭氧分子氧化能力更强的活性物种-羟基自由基(·OH)的产生，提高臭氧利用率、反应迅速、处理成本低廉、无二次污染，被认为在有机废水处理应用中最具应用潜力。目前的催化剂种类主要催化臭氧氧化的目标物为废水中的所有有机污染物，以求达标排放废水。对难降解的有机物喹啉还没有高效的、针对性的催化剂，在对含高浓度喹啉废水进行催化臭氧氧化时去除效率不高。现有的催化臭氧氧化的催化剂部分采用浸渍法负载活性金属氧化物的制备方案，但是存在催化剂活性组分分散性低、活性组分与载体之间结合不牢，较大的限制了催化剂的活性和稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，其能够有效的催化臭氧氧化去除喹啉，本专利技术还提供了一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂的制备方法。本专利技术通过下述技术方案实现：一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，以粒径为3～5mm的球形γ-Al2O3为载体，Fe2O3、MnO2过渡金属氧化物和CeO2稀土金属氧化物为活性组分，由活性组分负载于载体制备而成。所述载体负载的活性组分以总氧化物的质量分数计为1～10％。一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1：活化，将γ-Al2O3载体置于盐酸溶液中浸泡，然后煅烧备用；S2：配液，将硝酸铈、硝酸铁和硝酸锰与去离子水混合搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；S3：浸渍，将步骤S2配制的混合溶液与步骤S1活化后的载体混合，震荡浸渍；S4：干燥，滤去步骤S3浸渍后的浸渍液，先将γ-Al2O3置于室温下自然干燥，后置于烘箱中干燥；S5：煅烧，将烘干后的γ-Al2O3以5℃/min的恒定升温速率，达到目标温度后恒温煅烧，煅烧完成再冷却后得到所述催化剂。所述步骤S1活化时，盐酸溶液质量浓度为0.35～0.4％，γ-Al2O3与盐酸溶液体积比为1:1.5～2，浸泡时间为1～2min，煅烧温度为200～300℃，煅烧时间为60～90min，以使活化后的载体能更加有效地增加所负载活性组分的质量，并增强载体与活性组分之间的结合度。所述步骤S2配液时，溶液中硝酸铈、硝酸铁和硝酸锰的浓度比为0.5～1：1：1，浓度单位为mol/L，该浓度配比下，制得催化剂活性效果更好。所述步骤S3浸渍时，使用140～200r/min的震荡速度进行震荡浸渍16-24h，以使活性组分均匀、有效地负载于载体上。所述步骤S4干燥时，所述步骤S4干燥时，室温下自然干燥时间为4～6h，烘箱中干燥温度为80-105℃，烘箱中干燥时间为6～8h，以消除多余浸渍液的同时对负载的活性组分进行负载位置调整，使活性组分均匀地分布于γ-Al2O3的表面和内部。所述步骤S5煅烧时，所述目标温度为450～600℃，煅烧时间为4-6h，以得到稳定的活性金属氧化物和较好的催化剂微观形貌，更为高效的老化催化剂。本专利技术与现有技术相比，本专利技术的催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂能有效的催化臭氧氧化去除喹啉。本专利技术的方法对载体进行活化，提高了催化剂表面负载金属氧化物的分散性和活性组分与载体之间的结合度，制得的催化剂稳定性好、活性高、活性组分流失少。附图说明图1是本专利技术的催化剂催化臭氧氧化效果评价反应装置示意图。图2是本专利技术实施例1的催化剂催化臭氧氧化去除模拟废水中喹啉的效果性能图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的内容进行说明。实施例1本专利技术的一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂的制备方法，采用以下步骤：选取粒径3～5mm的γ-Al2O3为载体，于质量浓度为0.4％的盐酸溶液中按固液体积比1:2浸泡2min，后置于250℃下煅烧60min，既得活化后载体；将活化后的γ-Al2O3在硝酸铈、硝酸铁和硝酸锰的浓度比为0.5mol/L：1mol/L：1mol/L的混合溶液中震荡浸渍24h，震荡速度140r/min；浸渍完成后滤去浸渍液，将γ-Al2O3置于室温下自然干燥4h，后置于105℃烘箱中干燥8h，再以5℃/min的恒定升温速率达到目标温度后恒温煅烧，目标温度为600℃，煅烧时间为4h，煅烧完成再冷却后得到所述催化剂即Fe-Mn-Ce/γ-Al2O3催化剂。Fe-Mn-Ce/γ-Al2O3催化剂的催化臭氧氧化性能实验：实验采用间歇性实验方式，在反应装置(参见图1)中加入COD为300mg/L(pH＝6.8)的喹啉模拟废水1L和250g实施例1制备的催化剂，臭氧进气流量为0.5L/h，臭氧产量为0.60g/(L·h)，待臭氧浓度稳定后接入催化臭氧氧化反应柱中进行曝气，实验时废水采用蠕动泵保持180mL/min的速度循环。实验时间90min，分别在反应开始后的10、20、40、60、90min取样检测。并按上述实验方式以单独臭氧重复上述实验。参见图2，实验结果表明，加入实施例1制备的催化剂后，90min时模拟废水中的喹啉去除率可达87％，而单独臭氧氧化除去率为54％。实施例2本专利技术的一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂的制备方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，其特征在于，以粒径为3～5mm的球形γ-Al

【技术特征摘要】
1.一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，其特征在于，以粒径为3～5mm的球形γ-Al2O3为载体，Fe2O3、MnO2过渡金属氧化物和CeO2稀土金属氧化物为活性组分，由活性组分负载于载体制备而成。


2.根据权利要求1所述的催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，其特征在于，所述载体负载的活性组分以总氧化物的质量分数计为1～10％。


3.一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：活化，将γ-Al2O3载体置于盐酸溶液中浸泡，然后煅烧备用；
S2：配液，将硝酸铈、硝酸铁和硝酸锰与去离子水混合搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；
S3：浸渍，将步骤S2配制的混合溶液与步骤S1活化后的载体混合，震荡浸渍；
S4：干燥，滤去步骤S3浸渍后的浸渍液，先将γ-Al2O3置于室温下自然干燥，后置于烘箱中干燥；
S5：煅烧，将烘干后的γ-Al2O3以5℃/min的恒定升温速率，达到目标温度后恒温煅烧，煅烧完成...

【专利技术属性】
技术研发人员：牟子申，杜松，寇丁桀，谯贵川，唐博，许文来，杜锋，谢燕华，张雯，陈雪梅，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51