一种水处理用臭氧氧化催化剂及其载体和用途制造技术

本发明专利技术涉及一种水处理用臭氧氧化催化剂及其载体和用途，所述催化剂包括催化剂载体和活性成分，所述催化剂载体由海泡石和粘结剂制备而成，所述粘结剂由硅溶胶和聚乙烯醇组成。本申请中采用海泡石、硅溶胶和聚乙烯醇的结合，一方面制备得到了球状催化剂载体，另外，聚乙烯醇的加入提高了球状催化剂载体孔隙的纵深，硅溶胶和海泡石能够使得二者的成分烧结在一起，又不完全破坏海泡石的成分，同时，硅凝胶和海泡石的部分分解使得球状催化剂载体中从内到外产生了丰富的孔隙。所述催化剂载体的负载率高，催化剂催化效果好，可循环和使用，尤其适用于有机废水的处理。适用于有机废水的处理。适用于有机废水的处理。

【技术实现步骤摘要】
一种水处理用臭氧氧化催化剂及其载体和用途


[0001]本专利技术属于化工催化剂
，具体涉及一种水处理用的臭氧催化氧化剂，及其催化剂载体和用途。

技术介绍

[0002]臭氧催化氧化技术是废水深度处理中常用的高级氧化技术之一，其利用氧化性极强的羟基自由基，操作简单，反应速度快，有机污染物降解彻底，不产生二次污染，并且可以实现废水零排放，是目前废水深度处理领域的研究热点。
[0003]臭氧催化氧化技术根据催化剂在水中的溶解性可分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化，相比均相催化法，非均相催化法解决了催化剂不能重复回收利用的问题，降低运行成本，因而近年来备受关注。催化剂作为非均相臭氧催化氧化技术的核心，成为近年来臭氧催化氧化技术的研究主流方向。
[0004]目前，臭氧氧化催化剂多采用浸渍法制备，即通过浸渍的方法将活性组分负载于载体上，固体于液体接触时，由于表面张力而产生毛细管压力，使得含有活性组分的液体渗透到固体表面和内部，例如，中国专利技术专利(CN 106925280 A)公开了“一种负载型双组分金属氧化物臭氧催化氧化催化剂的制备方法，通过浸渍法将Cu、Y负载于γ～Al2O3载体上，催化剂能有效降低COD、氨氮浓度”，然而采用此方法制得的催化剂负载量不够高，氧化铝载体的强度偏低，而且氧化铝在强酸或者强碱条件下容易发生反应，影响催化剂整体的使用寿命。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种水处理用臭氧氧化催化剂及其制备方法和用途，所述催化剂的载体负载量高、强度高且在酸性或者碱性条件下更为稳定。
[0006]本专利技术所提供的臭氧氧化催化剂，其包括催化剂载体和活性成分，其特征在于，所述催化剂载体由海泡石和粘结剂制备而成，所述粘结剂由硅溶胶和聚乙烯醇组成。
[0007]优选的，以臭氧氧化催化剂原料的总质量计，海泡石的用量为60
‑
90％，粘结剂的用量为10
‑
30％。
[0008]优选的，以粘结剂原料的总质量计，硅溶胶的用量为80
‑
90％，聚乙烯醇的用量为10
‑
20％。
[0009]所述催化剂载体的制备步骤包括：(1)将海泡石研磨为粉末，与聚乙烯醇和硅溶胶形成海泡石溶胶分散体；(2)将步骤(1)所得的海泡石溶胶分散体中的溶剂蒸发掉80wt％以上，得到海泡石凝胶复合物，然后将海泡石凝胶复合物模压为海泡石凝胶复合微球；(3)将步骤(2)所得的海泡石凝胶复合微球煅烧，得到内部孔隙结构丰富的海泡石复合微球载体。
[0010]优选的，步骤(1)具体为：将海泡石研磨为粉末，加入20
‑
40℃的聚乙烯醇溶液中分散均匀，然后加入硅溶胶继续分散均匀，得到海泡石的溶胶分散体；
[0011]优选地，步骤(2)具体为，将步骤(1)所得的海泡石溶胶分散体中的溶剂蒸发掉80
‑
90wt％，得到海泡石凝胶复合物，然后将海泡石凝胶复合物模压为粒径1
‑
5mm的海泡石凝胶复合微球；
[0012]优选地，步骤(3)具体为：将步骤(2)所得的海泡石凝胶复合微球在600
‑
650℃煅烧处理2
‑
10小时，得到内部孔隙结构丰富的海泡石复合微球载体。
[0013]臭氧氧化催化剂活性组分为(NH4)2MoO4、Zr(NO3)4·
5H2O、Rh(NO3)3、Ce(NO3)3·
6H2O、Fe(NO3)3·
9H2O、Ni(NO3)2·
6H2O、Cu(NO3)2·
5H2O、Co(NO3)2·
6H2O中的一种或其任意的混合物。
[0014]臭氧氧化催化剂中，活性组分的负载量按质量计为15％～35％，优选25％～35％。
[0015]所述臭氧氧化催化剂的制备方法包括如下步骤：1)制备催化剂载体；2)将所述催化剂载体浸泡到活性成分水溶液中浸泡；3)将水分蒸干；4)煅烧得到臭氧氧化催化剂微球。所述煅烧温度优选为300
‑
550℃，时间优选为2
‑
5小时。
[0016]本专利技术另外提供一种催化剂载体，其制备步骤包括：(1)将海泡石研磨为粉末，加入20
‑
40℃的聚乙烯醇溶液中分散均匀，然后加入硅溶胶继续分散均匀，得到海泡石的溶胶分散体；(2)将步骤(1)所得的海泡石溶胶分散体中的溶剂蒸发掉80
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90wt％，得到海泡石凝胶复合物，然后将海泡石凝胶复合物模压为粒径1
‑
5mm的海泡石凝胶复合微球；(3)将步骤(2)所得的海泡石凝胶复合微球在600
‑
650℃煅烧处理2
‑
10小时，得到内部孔隙结构丰富的海泡石复合微球载体。
[0017]本专利技术还提供前述臭氧氧化催化剂的用途，所述用途为在臭氧催化废水处理工艺中作为臭氧氧化催化剂。优选的，所述废水为苯酚废水。
[0018]聚乙烯醇300℃基本分解；硅凝胶(硅溶胶凝结以后称为硅凝胶)的分解温度也在300℃以上，450℃左右开始大幅失重；海泡石(主要成分为(MgAl)5(SiAl)8O
20
(OH)2MgO)在600℃以上开始部分分解，800℃严重分解。本申请中采用三者的结合，一方面制备得到了球状催化剂载体，另外，聚乙烯醇的加入提高了球状催化剂载体孔隙的纵深，硅溶胶和海泡石600
‑
650℃煅烧，既能够使得二者的成分烧结在一起，又不完全破坏海泡石的成分，同时，硅凝胶和海泡石的部分分解使得球状催化剂载体中从内到外产生了丰富的孔隙。纵横交错且丰富的孔隙，使得本申请得到的复合微球能够负载更多的活性成分。
[0019]海泡石凝胶复合微球在600
‑
650℃煅烧，温度太低不能产生足够的孔隙，负载率低，问过过高，会碰坏球体结构，使得催化剂载体的形状不稳定，降低了使用寿命。
[0020]步骤(2)中溶剂优选蒸发掉80
‑
90％，溶剂残留太多，不利于复合微球的成型；溶剂蒸发太多，模压成型的微球在煅烧前易碎。
[0021]另外，本申请中的催化剂载体为微球形状，不同于海泡石直接烧结得到的物质，其能够堆叠在一起，微球之间的空隙有利于臭氧和污水的渗透，从而也进一步提高了催化效率。
附图说明
[0022]图1为制备例1所述催化剂载体复合微球的示意图；
[0023]图2为制备例1所述催化剂载体复合微球的横切面示意图；
[0024]图3为应用例1的工艺流程框图。
具体实施方式
[0025]制备例1
[0026]海泡石复合微球载体1的制备方法：
[0027](1)将70重量份的海泡石研磨为粉末，加入30℃的聚乙烯醇溶液(聚乙烯醇的用量为3重量份)中分散均匀，然后加入27重量份的硅溶胶继续分散均匀，得到海泡石的溶胶分散体；
[0028](2)将步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水处理用臭氧氧化催化剂，其包括催化剂载体和活性成分，其特征在于，所述催化剂载体由海泡石和粘结剂制备而成，所述粘结剂由硅溶胶和聚乙烯醇组成。2.权利要求1所述的臭氧氧化催化剂，其特征在于，以臭氧氧化催化剂原料的总质量计，海泡石的用量为60
‑
90％，粘结剂的用量为10
‑
30％。3.权利要求1或2所述的臭氧氧化催化剂，其特征在于，以粘结剂原料的总质量计，硅溶胶的用量为80
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90％，聚乙烯醇的用量为10
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20％。4.权利要求1
‑
3任一项所述的臭氧氧化催化剂，其特征在于，其制备步骤包括：1)制备催化剂载体；2)将所述催化剂载体浸泡到活性成分水溶液中浸泡；3)将水分蒸干；4)煅烧得到臭氧氧化催化剂微球。5.权利要求1
‑
4任一项所述的臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述催化剂载体的制备步骤包括：(1)将海泡石研磨为粉末，与聚乙烯醇和硅溶胶形成海泡石溶胶分散体；(2)将步骤(1)所得的海泡石溶胶分散体中的溶剂蒸发掉80wt％以上，得到海泡石凝胶复合物，然后将海泡石凝胶复合物模压为海泡石凝胶复合微球；(3)将步骤(2)所得的海泡石凝胶复合微球煅烧，得到内部孔隙结构丰富的海泡石复合微球载体。6.权利要求1
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4任一项所述的臭氧氧化催化剂，其特征在于，所述催化剂载体的制备步骤包括：(1)将海泡石研磨为粉末，加入20
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40℃的聚乙烯醇溶液中分散均匀，然后加入硅溶胶继续分散均匀，得到海泡石的溶胶分散体；(2)将步骤(1)所得的海泡石溶胶分散体中的溶剂蒸发掉80
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【专利技术属性】
技术研发人员：郭倩倩，张传兵，徐亚慧，王慧芳，赵曙光，王强强，关亚坤，杨伟，谷昱，鄂智，陈宇，
申请(专利权)人：华夏碧水环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：