一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及环境保护技术领域，更具体地说，是涉及一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法。制备步骤为，用高分子有机化合物与水制备溶胶溶液；向溶胶溶液中加入铝盐，得到含有铝盐的胶体溶液；将研磨后的含铝粉末、造孔剂加入上述的溶胶溶液中，搅拌均匀，得到分散均匀的含有铝盐、铝粉和造孔剂的胶体溶液；将上述胶体溶液负载到催化剂载体上，先在惰性气氛下，利用微波辐射碳化造孔剂和高分子有机物，再切换至空气气氛，将涂层中碳化后的造孔剂和高分子有机物燃烧掉，形成一种三维氧化铝涂层；在上述涂覆有三维氧化铝涂层的催化剂载体上负载活性组分，即可得到最终的催化剂。

【技术实现步骤摘要】
一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法
：本专利技术涉及环境保护
，更具体地说，是涉及一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法。
技术介绍
：工业上的负载型催化剂通常由三部分组成：催化剂载体、涂层及活性组分。其中常用的催化剂载体主要有氧化铝、活性炭和堇青石，催化剂载体是催化剂的骨架，决定催化剂的机械强度，气、液、固三相流体力学性质，材料的热胀冷缩、传热性能等；最常见的涂层是活性氧化铝涂层，它具有巨大的比表面积，能为活性组分提供更多的负载点位，使活性组分分散更均匀，进而提高与污染组分的接触机率，大大加速催化剂对污染物的降解速率。经过铈、锆、镧等金属改性后的氧化铝涂层，活性组分的耐高温团聚、抗中毒性能和抗脱落性得到有效改善，如专利CN109499607A、CN108607552A和CN108435163A等。活性氧化铝涂层在负载型催化剂上得到广泛应用。制备氧化铝涂层通常需先将含铝化合物制备成铝溶胶，再将其负载在载体上。如专利CN107899570A与CN108325536A，利用分散拟薄铝石来制备铝溶胶，即将拟薄铝石分散到水溶液里，搅拌均匀，再不断加入酸液直至液体由悬浊液变成溶胶溶液，并将其负载到催化剂载体上，形成氧化铝涂层；专利CN103408330A利用有机盐异丙醇铝制备铝溶胶。如在50℃-100℃的水溶液中，加入异丙醇铝，再以硝酸做为胶溶剂，做成铝溶胶，再进行铝溶胶的负载形成活性氧化铝涂层；专利CN102432300A利用氨水，钠、钾和铵的碱或盐溶液来沉淀硫酸铝、氯化铝或者硝酸铝，陈化后过滤洗涤得到固体沉淀物，再将固体物质分散于水中，加入硫酸、盐酸、硝酸进行胶解，得到铝溶胶。由以上可以看出，活性氧化铝涂层可以由拟薄铝石、有机铝盐和无机铝盐制备，但是，制备过程通常需要加入强酸进行胶溶，然后再调节溶液pH，控制反应温度，有些甚至需要冷凝回流，先沉淀再胶解，制备方法复杂，生产成本高昂，不利于工业化应用。
技术实现思路
：本专利技术正是针对上述问题，提供了一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法。为了实现上述目的，本专利技术才采用如下技术方案，利用天然或人工合成高分子材料制备具有一定粘结性的溶胶溶液，以细小粉末状的颗粒氧化铝为涂层骨架，以溶解性含铝化合物为桥架，以活性炭粉末为造孔剂，搅拌均匀后将其负载到催化剂载体上。在惰性气氛下，利用微波辐射同时加热催化剂内部和外部，使含碳化合物碳化，可分解化合物转化为氧化物，形成具有稳定结构的涂层；再切换到空气气氛，碳被氧气氧化成二氧化碳，从而制得大比表面积、孔隙发达，具有三维结构的氧化铝涂层。将其应用在抗生素废水的臭氧催化氧化，可提高催化剂的活性。制备步骤为，1、用高分子有机化合物与水制备溶胶溶液；2、向溶胶溶液中加入铝盐，得到含有铝盐的胶体溶液；3、将研磨后的含铝粉末、造孔剂加入上述的溶胶溶液中，搅拌均匀，得到分散均匀的含有铝盐、铝粉和造孔剂的胶体溶液；4、将上述胶体溶液负载到催化剂载体上，先在惰性气氛下，利用微波辐射碳化造孔剂和高分子有机物，再切换至空气气氛，将涂层中碳化后的造孔剂和高分子有机物燃烧掉，形成一种三维氧化铝涂层；5、在上述涂覆有三维氧化铝涂层的催化剂载体上负载活性组分，即可得到最终的催化剂。所述的高分子有机化合物为纤维素、壳聚糖类、丙烯酸树脂中的一种以上。所述的铝盐为异丙醇铝、硝酸铝中的一种以上。步骤2所制备的溶胶溶液中，按照重量比，高分子有机物：铝盐：水＝0.5～5：5～20：100。步骤2所制备的溶胶溶液还可添加硝酸银、乙酸银或乙酸镧进行改性，添加量占铝盐的0.1％-2％。步骤3所述含铝粉末为活性氧化铝、拟薄铝石中的一种以上，造孔剂为活性炭粉，造孔剂与铝粉重量比为1～10：100，粉末颗粒混合后，研磨过100～400目筛网；步骤2制备的溶胶溶液与步骤3制备的混合粉末的质量比为0.2～5：1。步骤4所述催化剂载体为氧化铝或堇青石，微波辐射温度400℃～600℃，辐射时间2h～6h，使造孔剂完全碳化，氧化铝骨架形成；空气气氛下辐射温度300℃～800℃，辐射时间6h～8h，使骨架中的碳转化成二氧化碳气体。步骤5所述活性组分为Mn、Fe、Ni、Zn、Ag中的一种以上。本专利技术的有益效果：本专利技术的制备方法简单，制备过程无需添加强酸和沉淀剂，形成的氧化铝具有三维结构，孔隙发达，比表面积大，将其用于抗生素废水的臭氧催化氧化，性能优良。具体实施方式实施例11)取2kg的羧甲基纤维素钠均匀分散至100kg的水中，搅拌后形成透明溶胶溶液；2)取20kg的异丙醇铝溶解于步骤1制备的溶胶溶液中；3)取100kg活性氧化铝和10kg活性炭混合均匀，研磨后，过300目筛网；4)取30kg步骤2中过筛后的混合粉末，加入到70kg步骤1中制备的溶胶溶液中，搅拌1h，混合粉末均匀分散在溶胶溶液中；5)将上述混合溶液负载到3-5mm粒径的氧化铝小球上，先在120℃烘箱烘干，再在惰性气氛下450℃微波辐射碳化4h，切换至空气气氛，600℃辐射6h，把涂层上的碳类物质转化成二氧化碳，形成丰富的空隙和大的比表面积的三位氧化铝涂层；6)配置20％wt的硝酸锰溶液，将上述负载完氧化铝涂层的活性氧化铝颗粒浸泡在硝酸锰溶液中，取出后在100℃烘干2h，在550℃焙烧3h，即可得到本专利技术的一种含有三维氧化铝结构，以氧化锰为活性组分的臭氧催化剂。实施例21)取4kg羧甲基纤维素钠均匀分散至100kg水中，搅拌后形成透明溶胶溶液；2)取10kg的硝酸铝和0.2kg硝酸银添加至步骤1)制备的溶胶溶液，形成银改性的，含有铝盐的溶胶溶液；3)取96kg拟薄铝石和4kg活性炭混合均匀，研磨后，过300目筛网；4)取50kg步骤3中过筛后的混合粉末，加入到50kg步骤2中制备的溶胶溶液中，搅拌1h，混合粉末均匀分散在溶胶溶液中；5)将上述混合溶液负载到2-3mm粒径的氧化铝小球上，先在100℃烘箱烘干，再在惰性气氛下400℃微波辐射碳化5h，切换至空气气氛，600℃辐射6h，把涂层上的碳类物质转化成二氧化碳，形成一种三维氧化铝涂层的氧化铝球；6)配置含有5％硫酸亚铁和10％高锰酸钾的混合溶液，将上述制备得到的含有三维氧化铝涂层的活性氧化铝球浸渍在混合溶液中，取出后在120℃烘干4h，在500℃焙烧2h，即可得到本专利技术的一种含有三维氧化铝结构，以氧化铁和氧化锰为活性组分的臭氧催化剂。实施例31)取1.5kg的丙烯酸树脂均匀分散至100kg的水中，搅拌后形成透明溶胶溶液；2)取10kg异丙醇铝加入上述的溶胶溶液中，搅拌均匀；再加入0.1kg的乙酸镧进行改性，得到含有镧、铝盐的溶胶溶液；3)99kg活性氧化铝和1kg活性炭混合均匀，研磨后，过300目筛网；4)取40kg步骤3)中过筛后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤为，/n(1)用高分子有机化合物与水制备溶胶溶液；/n(2)向溶胶溶液中加入铝盐，得到含有铝盐的胶体溶液；/n(3)将研磨后的含铝粉末、造孔剂加入上述的溶胶溶液中，搅拌均匀，得到分散均匀的含有铝盐、铝粉和造孔剂的胶体溶液；/n(4)将上述胶体溶液负载到催化剂载体上，先在惰性气氛下，利用微波辐射碳化造孔剂和高分子有机物，再切换至空气气氛，将涂层中碳化后的造孔剂和高分子有机物燃烧掉，形成一种三维氧化铝涂层；/n(5)在上述涂覆有三维氧化铝涂层的催化剂载体上负载活性组分，即可得到最终的催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，制备步骤为，
(1)用高分子有机化合物与水制备溶胶溶液；
(2)向溶胶溶液中加入铝盐，得到含有铝盐的胶体溶液；
(3)将研磨后的含铝粉末、造孔剂加入上述的溶胶溶液中，搅拌均匀，得到分散均匀的含有铝盐、铝粉和造孔剂的胶体溶液；
(4)将上述胶体溶液负载到催化剂载体上，先在惰性气氛下，利用微波辐射碳化造孔剂和高分子有机物，再切换至空气气氛，将涂层中碳化后的造孔剂和高分子有机物燃烧掉，形成一种三维氧化铝涂层；
(5)在上述涂覆有三维氧化铝涂层的催化剂载体上负载活性组分，即可得到最终的催化剂。


2.根据权利要求1所述的用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述的高分子有机化合物为纤维素、壳聚糖类、丙烯酸树脂中的一种以上。


3.根据权利要求1所述的用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，所述的铝盐为异丙醇铝、硝酸铝中的一种以上。


4.根据权利要求1所述的用于抗生素废水的三维氧化铝涂层臭氧催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)所制备的溶胶溶液中，按照重量比，高分子有机物：铝盐：水＝0.5～5：5～20：100。

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【专利技术属性】
技术研发人员：林俊敏，明玲玲，钟耀祖，
申请(专利权)人：上海庞科环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31