一种催化臭氧化水中有机物的蜂窝陶瓷催化剂的制备方法技术

技术编号:3841400 阅读:231 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种用于多相催化臭氧化固定床反应器的蜂窝陶瓷催化剂的研制方法。将蜂窝陶瓷于稀盐酸溶液中浸泡,取出用去离子水洗涤,再浸入拟薄水铝石配制的铝溶胶中1-5分钟,取出,室温干燥,然后在80-120℃干燥2-8小时,400-600℃煅烧2-6小时,得到一次涂层的蜂窝陶瓷载体。重复上述涂层步骤,使氧化铝涂层含量为5-15wt%。将涂层后的陶瓷载体浸泡于Co(NO3)2溶液中0.5-2小时后取出,80-120℃干燥1-6小时,然后用去离子水冲洗,再用80-120℃干燥1-6小时,最后300-600℃煅烧2-6小时,所得样品中氧化钴的负载量为1-10wt%。与单独臭氧氧化相比,该催化剂显示了很高的臭氧催化活性,具有很好的耐久性和催化稳定性,在pH=4-9范围内能够显著提高2,4-二氯苯氧乙酸的矿化率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于多相催化臭氧化固定床反应器的蜂窝陶瓷催化剂的研制方 法,具体地说涉及一种蜂窝陶瓷负载氧化钴催化剂的制备方法及催化臭氧化的研究。
技术介绍
臭氧由于其强氧化性和消毒能力,近年来在水处理领域得到了广泛的应用。但是 臭氧在水中的溶解度较低且容易分解、利用效率较低、运行成本高,这在一定程度上限制了 其发展。虽然臭氧能氧化水中许多难降解有机物,但与有机物的反应选择性差,且不易将有 机物彻底分解为CO2和H2O,其产物常常为难以矿化的小分子羧酸类有机物,并且中间产物 的毒性有可能更强。因此,需要采用催化的方法来强化臭氧氧化单元的氧化能力。多相催化臭氧化技术是近年来发展起来的一种具有较强竞争力的新型高级氧化 技术,它可以在常温常压下将那些难以用臭氧单独氧化的有机物氧化,在难降解废水的处 理中显示出了极大的优越性,并有望成为一种很有应用价值的水处理技术。目前,多相催化臭氧化工艺中所用的催化剂主要是金属氧化物(Mn02、Fe00H、Al2O3 等)和负载在载体上的金属或金属氧化物(Cu/A1203、Ru/Ce02、MnO2Al2O3和Co3O4Al2O3 等),其催化活性取决于催化剂的粒径和形态,催化剂的粒径越小其活性越好。这些催化剂 一般在酸性条件下具有较好的催化效果,但金属溶出现象严重,而在中性条件下往往效果 不佳。此外,上述催化剂多为粉体,在实际操作中存在着固液分离的问题,催化剂回收利用 较为困难。将催化剂固定化是多相催化臭氧化技术走向实际应用的一个重要环节,采用蜂窝 陶瓷作为载体可以降低催化剂的制备成本,实现固液分离和回收利用,而蜂窝陶瓷的比表 面积较小,必须在载体上涂覆比表面积大的涂层材料,以分散和稳定催化活性组分,扩大有 效催化面积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于制备一种用于多相催化臭氧化固定床反应器的低成本、高稳定 性的蜂窝陶瓷催化剂,能够有效矿化去除水中的有机污染物。为实现上述目的,本专利技术选用蜂窝陶瓷为载体,经过氧化铝涂层以后,负载活性组 分氧化钴,其中氧化铝涂层材料含量5_15wt% (占陶瓷载体的质量百分比),氧化钴的负载 量为l_10wt% (占氧化铝涂层的质量百分比)。同单独臭氧氧化相比,该催化剂显示了很高的臭氧催化活性,对水中2,4_ 二氯苯 氧乙酸的TOC去除率提高了 50%,而且性质稳定,金属溶出很少,在PH4-9范围内均有很好 的活性,很有希望应用于实际水处理领域。具体的说,本专利技术的制备方法如下将蜂窝陶瓷在稀盐酸溶液中浸泡(以去除表面杂质,并增加孔壁的粗糙度,使蜂 窝陶瓷与氧化铝涂层的粘合度更好),然后取出用去离子水洗涤。将蜂窝陶瓷浸入拟薄水铝石配制的铝溶胶中1-5分钟,室温干燥,80-120°C干燥2-8小时,然后400-600°C煅烧2_6 小时,得到一次涂层的蜂窝陶瓷载体。重复上述涂层步骤,使氧化铝涂层含量为5-15wt%。按负载I-IOwt %的氧化钴活性组分,配制Co (NO3)2溶液,将涂层后的陶瓷载体浸 泡于Co(NO3)2溶液中0. 5-2小时后取出,80-120°C干燥1_6小时,用去离子水冲洗,再用 80-120°C干燥1-6小时,最后300-600°C煅烧2-6小时。附图说明图1为本专利技术制备的蜂窝陶瓷材料在不同PH条件下催化臭氧氧化降解有机污染 物TOC随时间的变化曲线图。具体实施例方式通过下面给出的实施例和应用例,可以看出本专利技术的技术特征和优点。具体实施方式一蜂窝陶瓷催化剂的制备将蜂窝陶瓷在稀盐酸溶液中浸泡,取出后用去离子水洗涤,再浸入拟薄水铝石配 制的铝溶胶中2分钟,取出后吹掉孔内多余溶胶,室温干燥12小时,110°C干燥4小时,然后 500°C煅烧3小时,得到一次涂层的蜂窝陶瓷载体。重复上述步骤两次得到三次涂层的蜂窝 陶瓷载体。按负载5wt%的氧化钴活性组分,配制Co(NO3)2溶液,将涂层后的陶瓷载体浸泡 于Co (NO3) 2溶液中1小时后取出,吹出载体孔道中的多余溶液,110°C干燥3小时,去离子水 洗涤,再用110°C干燥3小时,450°C煅烧3小时。三次涂覆后氧化铝涂层的含量为13. 5wt%,将涂层后的蜂窝陶瓷放入去离子水中 超声15分钟,取出110°C干燥3小时,500°C煅烧2小时。按下式计算脱落率。脱落率=超声前质量-超声后质量/涂层后质量-涂层前质量涂层的脱落率仅为2. 1%,该方法得到的氧化铝涂层同蜂窝陶瓷粘合度强,不易脱 落,稳定性高。具体实施方式二 蜂窝陶瓷催化剂的催化臭氧氧化活性在6L柱状鼓泡式半连续反应器中,以2,4_ 二氯苯氧乙酸为目标物污染物来评价 本专利技术所述的蜂窝陶瓷催化剂的催化臭氧氧化活性。反应温度为25°C,pH = 4-9,臭氧氧 气混合气体的气体流量为0. 5L/min,气体中臭氧浓度为30mg/L。图1给出了蜂窝陶瓷材料在不同pH条件下催化臭氧氧化降解有机污染物TOC随 时间的变化曲线图。由图中可知,在PH= 7时,单独臭氧氧化对2,4_ 二氯苯氧乙酸的去除 效果并不明显(30分钟内TOC的去除率只有10. 5% ),加入蜂窝陶瓷催化剂后TOC去除率 达到了 63%左右,同单独臭氧相比提高了 53%。在不同pH值条件下,投加蜂窝陶瓷材料以后,2,4-二氯苯氧乙酸的TOC去除速率 均明显加快,30分钟内就可达到61-63%的去除率。结果表明,本专利技术制备的催化剂活性很 好,受PH值影响很小,并且制备成本较低,易于固液分离和回收利用,可以应用于实际水体 的处理。权利要求,其主要步骤为将蜂窝陶瓷于稀盐酸溶液中浸泡,取出用去离子水洗涤,再浸入拟薄水铝石配制的铝溶胶中1-5分钟,取出,室温干燥,然后在80-120℃干燥2-8小时,400-600℃煅烧2-6小时,得到一次涂层的蜂窝陶瓷载体。重复上述涂层步骤,使氧化铝涂层含量为5-15wt%。将涂层后的陶瓷载体浸泡于Co(NO3)2溶液中0.5-2小时后取出,80-120℃干燥1-6小时,然后用去离子水冲洗,再用80-120℃干燥1-6小时,最后300-600℃煅烧2-6小时,所得样品中氧化钴的负载量为1-10wt%。2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于浸泡铝溶胶后的蜂窝陶瓷先在室温干 燥,然后在80-120°C干燥2-8小时,利于形成更加牢固的氧化铝涂层。3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于80-120°C干燥1-6小时后用去离子水 冲洗,有利于氧化钴在载体表面更好的分散。4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于负载钴的蜂窝陶瓷在300-600°C下煅 烧2-6小时。5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于催化剂中氧化铝涂层含量为 5-15wt%,氧化钴的负载量为I-IOwt %。全文摘要一种用于多相催化臭氧化固定床反应器的蜂窝陶瓷催化剂的研制方法。将蜂窝陶瓷于稀盐酸溶液中浸泡,取出用去离子水洗涤,再浸入拟薄水铝石配制的铝溶胶中1-5分钟,取出,室温干燥,然后在80-120℃干燥2-8小时,400-600℃煅烧2-6小时,得到一次涂层的蜂窝陶瓷载体。重复上述涂层步骤,使氧化铝涂层含量为5-15wt%。将涂层后的陶瓷载体浸泡于Co(NO3)2溶液中0.5-2小时后取出,80-120℃干燥1-6小时,然后用去离子水冲洗,再用8本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种催化臭氧化水中有机物的蜂窝陶瓷催化剂的制备方法,其主要步骤为:将蜂窝陶瓷于稀盐酸溶液中浸泡,取出用去离子水洗涤,再浸入拟薄水铝石配制的铝溶胶中1-5分钟,取出,室温干燥,然后在80-120℃干燥2-8小时,400-600℃煅烧2-6小时,得到一次涂层的蜂窝陶瓷载体。重复上述涂层步骤,使氧化铝涂层含量为5-15wt%。将涂层后的陶瓷载体浸泡于Co(NO↓[3])↓[2]溶液中0.5-2小时后取出,80-120℃干燥1-6小时,然后用去离子水冲洗,再用80-120℃干燥1-6小时,最后300-600℃煅烧2-6小时,所得样品中氧化钴的负载量为1-10wt%。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:胡春邢胜涛
申请(专利权)人:中国科学院生态环境研究中心
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1
相关领域技术
  • 暂无相关专利