一种臭氧催化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臭氧催化氧化催化剂及其制备方法，所述催化剂包括活性组分、助剂和载体，所述活性组分为Mn、Ni、Fe、V、Cu、Co中的一种或几种，助剂为Ti、Zn或Ce中的一种或几种，载体为石油焦基活性炭。所述制备方法为（1）预处理石油焦；（2）将所得石油焦、含助剂组分化合物及活化剂混合均匀后进行活化；（3）活化后所得样品洗涤、干燥后与含活性金属化合物及活化剂混合，混合均匀后进行活化；（4）所得样品洗涤，洗涤后得到的样品用双氧水溶液进行处理，干燥后得到催化剂。采用本发明专利技术方法制备的催化剂活性组分高度分散在载体中，催化剂的活性和稳定性大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
一种臭氧催化氧化催化剂及其制备方法
本专利技术属于化工领域，涉及一种催化材料及其制备方法，特别是涉及一种用于处理废水的负载金属的活性炭催化剂及其制备方法。
技术介绍
含酚废水广泛来源于石油化工、合成纤维、医药等行业，是一类毒性高且难以生物降解的有机废水，传统的生化法存在处理时间长、处理效率低等缺点，难以满足企业生产的需求。在含酚废水的处理方法中，吸附、催化氧化等处理方法已有大量报道。随着全球性环保法规的日益严格，污水达标排放的控制指标要求越来越高，在此形式下，废水催化氧化处理方法已越来越得到人们的重视和采用，如高浓度污水的催化湿式氧化、电解催化氧化、光催化氧化、高级氧化等。在废水催化氧化过程中，制备具有高活性组分、高强度、高稳定性的催化剂无疑成为废水催化氧化技术应用的关键。废水催化氧化的催化剂主要分为均相催化剂和多相固体催化剂两类。均相催化剂主要包括以产生含氧自由基的Fenton试剂、Fe3+、Cu2+、钴和锰等金属离子等，借助于这些均相催化剂的作用，废水中的有机组分、硫化物、氨氮等被空气、氧气、臭氧、过氧化氢等氧化介质分别氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种臭氧催化氧化催化剂，所述催化剂包括活性组分、助剂和载体，所述活性组分为Mn、Ni、Fe、V、Cu、Co中的一种或几种，助剂为Ti、Zn或Ce中的一种或几种，优选为Ce，载体为石油焦基活性炭，其中，以催化剂的重量为基准，以氧化物计，活性金属氧化物的含量为1%～20%，优选为5%～15%，助剂金属氧化物的含量为1%～12%，优选为3%～8%，载体的含量为69%～97%，优选为78%～91%。/n

【技术特征摘要】
1.一种臭氧催化氧化催化剂，所述催化剂包括活性组分、助剂和载体，所述活性组分为Mn、Ni、Fe、V、Cu、Co中的一种或几种，助剂为Ti、Zn或Ce中的一种或几种，优选为Ce，载体为石油焦基活性炭，其中，以催化剂的重量为基准，以氧化物计，活性金属氧化物的含量为1%～20%，优选为5%～15%，助剂金属氧化物的含量为1%～12%，优选为3%～8%，载体的含量为69%～97%，优选为78%～91%。


2.按照权利要求1所述的臭氧催化氧化催化剂，其特征在于：所述催化剂的比表面为500～2500m2/g，优选为1000～2000m2/g。


3.按照权利要求1所述的臭氧催化氧化催化剂，其特征在于：所述活性组分、助剂嵌入至石油焦基活性炭非晶缺陷和活性炭石墨微晶片层中，活性金属晶粒尺寸为1.3～6.2nm，优选为1.5～5.4nm。


4.一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法，所述制备方法包括以下内容：
（1）预处理石油焦；
（2）将步骤（1）所得石油焦、含助剂组分化合物及活化剂混合，混合均匀后进行活化；
（3）将步骤（2）所得样品进行洗涤、干燥处理；
（4）将步骤（3）所得样品、含活性金属化合物及活化剂混合，混合均匀后进行活化；
（5）将步骤（4）所得样品进行洗涤，洗涤后得到的样品用双氧水溶液进行处理，干燥后得到催化剂。


5.按照权利要求4所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述预处理包括如下内容：
（1.1）将磷酸铵盐引入石油焦中，然后干燥；
（1.2）用含水蒸气气体对步骤（1.1）所得样品进行预处理。


6.按照权利要求5所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1.1）中所述磷酸铵盐为磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸二氢铵中的一种或几种，优选为磷酸铵。


7.按照权利要求5所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1.1）中所述干燥温度为60～120℃，优选干燥温度为80～100℃，干燥时间为2～8h，优选干燥时间为4～6h；所述干燥进一步优选在真空条件下进行。


8.按照权利要求5所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1.1）中所述磷酸铵盐与石油焦的重量比为0.1～1：1，优选为0.3～0.8:1。


9.按照权利要求5所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1.2）中所述含水蒸气气体为水蒸气、或者水蒸气与载气的混合气体，所述混合气体中水蒸气与载气的体积比为1:20～1:1，优选为1:10～1:2；所述载气为氮气或惰性气体、惰性气体为氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种或多种。


10.按照权利要求5所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1.2）中所述预处理过程包括第一段预处理、第二段预处理和冷却过程，其中第一段预处理温度为150～250℃，优选180～220℃，预处理时间为1～6h，优选为2～4h；第二段预处理温度为300～500℃，优选350～450℃，预处理预处理时间为1～6h，优选为2～4h，第二段预处理完成后后再冷却至20～100℃，优选为40～80℃；所述冷却过程优选在氮气保护下进行。


11.按照权利要求5所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1.2）中所述含水蒸气气体的体积空速为500～2000h-1。


12.按照权利要求4所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述含助剂组分化合物是含助剂酸根的钠盐或钾盐、含助剂氧化物、含助剂的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐中的一种或几种，优选含助剂酸根的钠盐或钾盐、硝酸盐中的一种或几种；所述助剂为Ti、Zn或Ce中的一种或几种；具体为钛酸钾、钛酸钠、二氧化钛、硝酸锌、硫酸锌、氯化锌、氧化锌、硝酸铈、硫酸铈、氯化铈、氧化铈中的一种或几种，优选为钛酸钾、钛酸钠、硝酸锌、硝酸铈中的一种或几种。


13.按照权利要求4所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述活化剂为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的一种或几种，优选为氢氧化钾。


14.按照权利要求4所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述含助剂组分化合物、活化剂及石油焦的质量比为0.004～0.063：0.5～3：1，优选为0.014～0.042：1～3：1。


15.按照权利要求4所述臭氧催化氧化催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述活化过程为：将含助剂组分化合物、活化剂及石油焦混合均匀，在氮气或惰性气氛下，升温至活化温度，活化完成后降至20～100℃进行后续处理，其中所述活化温度为300～800℃，优选为500～700℃，活化时间为5～120min，优选为10～60min。

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永一，孙晓丹，张舒冬，张庆军，刘继华，方向晨，
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大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11