碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其应用。一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，以陶粒为造粒母粒内核，以Al(OH)

【技术实现步骤摘要】
碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其应用
本专利技术涉及水处理
，特别是涉及碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其应用。
技术介绍
非均相催化臭氧氧化技术，通过在反应体系中加入固体催化剂，促进臭氧分解产生更多羟基自由基·OH，使得污染物降解效率更高，臭氧氧化的选择性更广，该方法具有矿化效率高、二次污染小、催化剂易于回收再利用的特点。目前，多组分金属催化剂表现出越来越大的应用潜力。以活性组分划分，目前最为高效、应用较为广泛的催化剂为Mn基和Fe基催化剂，这些以Mn或Fe氧化物为主要活性组分的催化剂通常也加入一种或多种其他金属氧化物来进一步提高其物化特性。Mn基催化剂在废水处理中，特别是催化臭氧氧化法处理有机废水中发挥着越来越重要的作用，且掺杂金属氧化物能提高其催化效果，Mn基催化剂在酸性条件下有较好的催化活性，通过加入过渡金属和稀有金属可以有效提高其催化活性，及pH适用范围，但碱土金属(如Mg和Ca等)的引入的报道尚未发现。专利号为CN110302796A、专利名为《一种超重力流化喷渍法制备的Mn-Fe-Cu/γ-Al2O3催化剂及其应用》的专利开发的Mn基催化剂通过优选制备方法和活性组分提高催化剂活性。但是其存在以下问题：1.金属负载量过高导致成本提升。2.缺乏对实际废水处理的应用。3.助剂只有Fe、Cu等过渡金属，催化效果提升有限。
技术实现思路
针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂及其制备方法和应用，通过优选和优化催化剂的活性组分提高催化剂的催化效率。为达到以上目的，本专利技术采取的技术方案是：一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，以陶粒为造粒母粒内核，以Al(OH)3粉末为载体成分，还包括MnO2、碱土金属氧化物和助催化剂；其中MnO2的含量为催化剂总质量的1-5wt.％，助催化剂的含量为催化剂总质量的0～5wt.％，碱土金属氧化物的含量为催化剂总质量的0.5～1.5wt.％，Al(OH)3粉末的含量为催化剂总质量的10～15wt.％，陶粒的含量为催化剂总质量的73.5～88.5wt.％。所述碱土金属氧化物为MgO、CaO中的至少一种。所述助催化剂为Fe2O3、CuO和CeO2中的至少一种。所述陶粒为粒径1～3mm的球型商用陶粒，Al(OH)3、MnO2、碱土金属氧化物和助催化剂均为工业级别粉末。制备所述的碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂的方法，包括如下步骤：(1)造粒：按比例称取MnO2、碱土金属氧化物、助催化剂、Al(OH)3粉末和陶粒，将MnO2、碱土金属氧化物、助催化剂、Al(OH)3粉末混合均匀；将称取的陶粒放入圆盘造粒机并转动，喷洒雾化水分子，然后将混合均匀的粉末加入到转动的陶粒上，间歇性喷入雾化水分子，形成以陶粒为内核的碱土金属改性的Mn基催化剂球状颗粒，并继续在转盘中滚动一定时间，增强颗粒强度和稳定性；(2)老化：将造粒好的Mn基催化剂球状颗粒用保鲜膜封闭，加以保温材料包裹，室温下静置老化；(3)焙烧：将老化后的球状颗粒在空气气氛焙烧，得到碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂。步骤(1)中，所述圆盘造粒机转速为7～20r/min，圆盘倾角为35°～55°，造粒完成后用目筛筛选出4～6mm的球状颗粒。步骤(2)中，老化时间为24～48h。步骤(3)中，在空气气氛下，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为4～6h。优选地，MnO2为α晶型，制备得到的催化剂中的Al2O3为γ晶型。上述碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂在催化臭氧氧化实际废水中的应用。本专利技术的有益效果：1.本专利技术优化臭氧氧化催化剂组分，提出碱土金属改性的Mn基催化剂。2.本专利技术降低了因负载过多过渡金属而提高催化剂成本，使催化剂经济可行。3.本专利技术改善了目前Mn基催化剂臭氧氧化污染物去除效率低的问题，扩展其在实际工业废水中的应用。4.本专利技术提供该催化剂在实际废水中的应用实例，有利于进一步探索该催化剂的工业化应用前景。附图说明本专利技术有如下附图：图1本专利技术实施例1的COD去除率结果示意图。图2本专利技术实施例2的COD去除率结果示意图。图3本专利技术实施例3的COD去除率结果示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术所述的碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，以陶粒为造粒母粒内核，以Al(OH)3粉末为载体成分，Mn、Fe、Mg、Ca、Ce、Cu等金属氧化物粉末为催化剂活性物质的前体物，其中MnO2的含量为催化剂总质量的1～5wt.％，助催化剂(包括：Fe2O3、CuO和CeO2)的含量为催化剂总质量的0～5wt.％；碱土金属氧化物(包括：MgO、CaO)的含量为催化剂总质量的0.5～1.5wt.％，陶粒的含量为催化剂总质量的73.5～88.5wt.％，Al(OH)3粉末的含量为催化剂总质量的10～15wt.％。根据本专利技术的Mn基臭氧氧化催化剂通过碱土金属氧化物(如：MgO、CaO)改性以提高其在实际废水中的污染物的去除效率和矿化效率。优选地，所述陶粒为粒径1～3mm的球型商用陶粒。Al(OH)3、MnO2、Fe2O3、CuO、CeO2、MgO、CaO等均为工业级别粉末，可从市场购得。其中，碱土金属氧化物的引入可以增大催化剂表面的电子密度，降低催化剂还原温度，从而提高催化剂的催化活性。制备所述的碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂的方法，具体步骤如下：(1)造粒：按比例称取MnO2、碱土金属氧化物、助催化剂、Al(OH)3粉末和陶粒，将MnO2、碱土金属氧化物、助催化剂、Al(OH)3粉末混合均匀；将称取的陶粒放入圆盘造粒机并转动，喷洒雾化水分子，然后将混合均匀的粉末加入到转动的陶粒上，间歇性喷入雾化水分子，形成以陶粒为内核的碱土金属改性的Mn基催化剂球状颗粒，并继续在转盘中滚动一定时间，增强颗粒强度和稳定性。(2)老化：将造粒好的Mn基催化剂球状颗粒用保鲜膜封闭，加以保温材料包裹，室温下静置老化。(3)焙烧：将老化后的球状颗粒在空气气氛焙烧，得到碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂。步骤(1)中，所述圆盘造粒机转速为7～20r/min，圆盘倾角为35°～55°。步骤(1)中，造粒完成后用目筛筛选出4～6mm的球状颗粒。步骤(2)中，老化为通过保鲜膜与保温材料控制水分及温度缓慢改变，防止造粒颗粒出现裂缝，影响强度，老化时间为24～48h。步骤(3)中，在空气气氛下，焙烧温度为400～700℃，焙烧时间为4～6h。优选地，碱土金属氧化物选自MgO、CaO中的至少一种。优选地，MnO2以α晶型为优，制备得到的催化剂中的Al2O3以γ晶型为优。本专利技术还提供上述碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂在催化臭氧氧化实际废水中的应用。该催化剂通过提高臭氧利用效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，其特征在于：以陶粒为造粒母粒内核，以Al(OH)

【技术特征摘要】
1.一种碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，其特征在于：以陶粒为造粒母粒内核，以Al(OH)3粉末为载体成分，还包括MnO2、碱土金属氧化物和助催化剂；其中MnO2的含量为催化剂总质量的1-5wt.％，助催化剂的含量为催化剂总质量的0～5wt.％，碱土金属氧化物的含量为催化剂总质量的0.5～1.5wt.％，Al(OH)3粉末的含量为催化剂总质量的10～15wt.％，陶粒的含量为催化剂总质量的73.5～88.5wt.％。


2.如权利要求1所述的碱土金属改性的Mn基臭氧氧化催化剂，其特征在于：所述碱土金属氧化物为MgO、CaO中的至少一种。


3.如权利要求1所述的碱土金属改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：茆兴龙，杨少霞，郭一好，潘敬山，
申请(专利权)人：北京山美水美臭氧高科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11