一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂及其制备方法，涉及催化剂制备技术领域。本发明专利技术的复合催化剂包括活性组分和载体；所述活性组分为MnO

【技术实现步骤摘要】
一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂制备
，特别是涉及一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]臭氧催化氧化反应是降解有机物废水的重要方法。目前的方法是用臭氧来提供羟基自由基来处理废水，但羟基自由基在水中存在的时间短，从而导致臭氧的利用率低，废水的处理量就低。而且如果采用的是金属均相催化剂则会在污水处理中流失，导致催化剂无法回收且可能造成二次污染。
[0003]以复合催化剂来催化反应可以使反应物处于不同相，可回收重复，而且能够加快臭氧在水中转化为羟基自由基并且长时间存留。选取的催化剂载体是膨润土，其本身具有强吸附作用，而且还有很好的阳离子交换性能。在扫描电镜下观察到膨润土的微观结构有很多片层状结构，这些结构能把有机废水吸附在催化剂附近加强催化反应，而且价格便宜适合大规模使用。
[0004]我们根据主流的催化剂制备方案得出了适宜的催化剂制备工艺条件：用3mol/L硫酸溶液活化膨润土，然后负载四水醋酸锰煅烧生成复合催化剂，并用SEM对催化剂进行了表征。
[0005]因此，需要针对上述的缺陷进行改进，我们设计一种活性高的、重复性好且活性组分流失慢且具有较好的稳定性、便于分离、易回收、对环境友好的催化剂。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂及其制备方法，解决了现有的问题：如果用臭氧来提供羟基自由基来处理废水，由于羟基自由基在水中存在的时间短，从而导致臭氧的利用率低，废水的处理量就低；如果采用的是金属均相催化剂则会在污水处理中流失，导致催化剂无法回收且可能造成二次污染。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂，所述复合催化剂包括活性组分和载体；
[0009]所述活性组分为MnOx，所述载体为膨润土载体。
[0010]进一步地：所述Mn元素占复合催化剂的质量分数为5
‑
15％。
[0011]一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0012]取膨润土，加入到酸溶液中浸泡，将膨润土水洗至中性，干燥后得膨润土载体；
[0013]采用初期湿润浸渍法将锰的金属前驱体盐负载在所述膨润土载体上。
[0014]进一步地：其中，取膨润土，加入到酸溶液中浸泡，将膨润土水洗至中性，干燥后得膨润土载体，主要包括：
[0015]取膨润土，加入到0.1
‑
5mol
·
L
‑1的酸溶液中浸泡6h，多次离心去除上清液，然后将
膨润土水洗至中性，于105
‑
120℃下干燥得膨润土载体。
[0016]进一步地：所述膨润土与酸溶液的比例为：
[0017]膨润土：酸溶液＝1g:5
‑
15mL。
[0018]进一步地：所述酸溶液为硫酸溶液或者盐酸溶液。
[0019]进一步地：所述酸溶液为3mol
·
L
‑1的硫酸溶液。
[0020]进一步地：其中，采用初期湿润浸渍法将锰的金属前驱体盐负载在所述膨润土载体上，主要包括：
[0021]将0.2
‑
1.2g四水醋酸锰或氯化锰溶于2.4mL的蒸馏水中，在此溶液中加入2g膨润土载体，浸渍2h后，将样品在105
‑
120℃温度下烘干2h，最后置于管式炉且暴露在静态空气中以5℃/min的升温速度达到350
‑
550℃煅烧1
‑
4h后自然冷却至室温。
[0022]进一步地：所述四水醋酸锰或氯化锰与膨润土载体的重量比为：0.72:2。
[0023]进一步地：最后置于管式炉且暴露在静态空气中以5℃/min的升温速度达到450℃煅烧3h后自然冷却至室温。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：
[0025]本专利技术通过膨润土负载锰的多价态氧化物，利用膨润土的片层状结构提供活性位点，提高膨润土利用臭氧处理降解印染废水的能力，提高臭氧在处理过程中的利用率，且本专利技术的催化剂具有较好的稳定性、便于分离、易回收、对环境友好。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为未处理的粗制膨润土样品的SEM图；
[0028]图2为本专利技术实施例1制备得到的负载在酸化处理后的膨润土上的锰的多价态氧化物催化剂的SEM图；
[0029]图3为原土膨润土、酸活化膨润土以及锰多价态氧化物负载在膨润土上的XRD图；
[0030]图4为锰多价态氧化物负载在膨润土上的XPS图。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]具体请参阅图1
‑
4。本专利技术为一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂及其制备方法。
[0033]具体的，本专利技术包括以下步骤：
[0034]步骤a、取膨润土，加入到0.1
‑
5mol
·
L
‑1的酸溶液中浸泡6h，多次离心去除上清液，然后将膨润土水洗至中性，于120℃下干燥得膨润土载体；
[0035]所述的膨润土与酸溶液的比例为：
[0036]膨润土：酸溶液＝1g:5
‑
15mL；
[0037]步骤b、采用初期湿润浸渍法将锰的金属前驱体盐负载在步骤a中制得的膨润土载体上。
[0038]即将0.2
‑
1.2g四水醋酸锰(或氯化锰)溶于2.4mL的蒸馏水中，在此溶液中加入2g酸化处理后膨润土。浸渍2h后，将样品在105
‑
120℃温度下烘干2h，最后置于管式炉(暴露在静态空气)中以5℃/min的升温速度达到350
‑
550℃煅烧1
‑
4h后自然冷却至室温。
[0039]在这个过程中，初期湿润浸渍法就阴离子交换的过程，氧主要来自于空气中的或者载体上的氧。在这个过程中，四水醋酸锰(或氯化锰)的锰离子吸附到膨润土载体的层状结构中，并在煅烧的过程中，Mn氧化物比Mn盐更稳定，由此，在煅烧后通过锰的金属前驱体盐(即为四水醋酸锰或氯化锰)形成Mn的氧化物MnO
x
。
[0040]当然在酸处理的过程中，使用的酸溶液可以是硫酸溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂，其特征在于：所述复合催化剂包括活性组分和载体；所述活性组分为MnO
x
，所述载体为膨润土载体。2.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂，其特征在于：所述Mn元素占复合催化剂的质量分数为5
‑
15％。3.一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：取膨润土，加入到酸溶液中浸泡，将膨润土水洗至中性，干燥后得膨润土载体；采用初期湿润浸渍法将锰的金属前驱体盐负载在所述膨润土载体上。4.根据权利要求1所述的一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂的制备方法，其特征在于：其中，取膨润土，加入到酸溶液中浸泡，将膨润土水洗至中性，干燥后得膨润土载体，主要包括：取膨润土，加入到0.1
‑
5mol
·
L
‑1的酸溶液中浸泡6h，多次离心去除上清液，然后将膨润土水洗至中性，于105
‑
120℃下干燥得膨润土载体。5.根据权利要求3所述的一种用于臭氧催化处理废水的复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述膨润土与酸溶液的比例为：膨润土：酸溶液＝1g:5
‑
15mL。6.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：常乐，成屹恒，梁凯燕，吴登峰，程道建，陈晨，许文波，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：