臭氧氧化催化剂的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了臭氧氧化催化剂的制备方法和应用，臭氧氧化催化剂的制备方法，包括羟基氧化铁结晶体的制备：向流化床反应器中加入砂石载体

【技术实现步骤摘要】
臭氧氧化催化剂的制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体而言，涉及臭氧氧化催化剂的制备方法和应用
。

技术介绍

[0002]高级氧化技术广泛应用于难降解废水的深度处理，而臭氧氧化技术以及催化臭氧氧化技术由于臭氧的还原电位为
2.07V
，能够利用臭氧分子或在催化剂存在条件下产生强氧化性的羟基自由基
(
·
OH)
，是氧化处理污染物的一种常见的高级氧化工艺
。
特别的，臭氧作为一种选择性很强的氧化性，对不饱和键和苯环上电子密度大的位置具有较强的氧化能力
。
但是，臭氧氧化法在水处理中的应用受以下几方面限制：臭氧在水中溶解度低，使得在臭氧处理过程中利用率低，损失
、
浪费严重；臭氧分子的直接氧化作用具有一定选择性，不能将水体中难降解有机物完全降解或矿化等
。
而催化臭氧氧化技术是在近年发展起来的一种新型高级氧化技术，是指利用溶液中金属离子
、
金属氧化物或负载到载体上的金属氧化物等促进臭氧分子的分解，产生强氧化性的活性自由基等强化臭氧化性能
。
已有研究表明，催化臭氧化能够提高臭氧利用率，而且能促更多活性自由基生成
。
[0003]催化臭氧氧化技术分为均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化
。
其中，均相催化臭氧氧化是指利用溶液中金属离子促进臭氧分解的催化氧化作用；非均相催化臭氧氧化是利用金属氧化物或负载到载体上催化剂的催化作用
。
均相催化臭氧化在体系中引入了金属离子，催化剂易流失
、
回收利用难，且出水存在二次污染的问题；而非均相催化体系中催化剂能较好地从反应媒介中回收，因其高效
、
成本低且易于回收等特点，近年来受到越来越多的关注
。
[0004]催化臭氧氧化理想催化剂主要有金属
(Fe、Mn
等
)
及金属氧化物
(TiO2、Al2O3、MnO2)、
羟基氧化物
(AlOOH、FeOOH)
等
。
载体的引入可以增大与反应物接触的比表面积，在一定程度上节省催化剂用量
、
降低成本同时能增加臭氧的利用率
。
常用的载体有活性炭
、
氧化铅
、
陶瓷
、
二氧化硅等
。
载体的种类结构影响催化剂的催化活性
、
表面性质等，进而影响催化臭氧化性能
。
因此，选择稳定性好
、
环境友好的载体对催化臭氧氧化性能至关重要
。
[0005]目前，对于金属催化氧化工艺所使用的催化剂大多数是停留在纳米级催化剂的使用效能上
。
虽然这些催化剂具有较高的催化活性，但是存在固液分离困难且存在不同程度的金属溶出问题而难以推广
。
对于负载型催化剂虽然解决了固液分离问题，但是该类催化剂明显存在着催化活性低
、
制备过程复杂
、
成本高等问题
。
因此，选择高效
、
稳定
、
易与水分离
、
经济实用的催化剂制备工艺是催化氧化工艺普遍推广的前提
。
[0006]鉴于此，特提出本专利技术
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供臭氧氧化催化剂的制备方法和应用，提供一种经济实用的催化剂制备方法
。
[0008]本专利技术是这样实现的：
[0009]第一方面，本专利技术提供一种臭氧氧化催化剂的制备方法，包括羟基氧化铁结晶体的制备：向流化床反应器中加入砂石载体
、Fe
2+
、H2O2、
铁源材料和
pH
为4‑5的废水得到初始反应液，对初始反应液中砂石载体进行膨化，初始反应液反应后得到负载羟基氧化铁结晶体的砂石载体
。
[0010]在可选的实施方式中，初始反应液反应后将流化床反应器中的液体排出，再向流化床反应器中加入
Fe
2+
、H2O2、
铁源材料和
pH
为4‑5的废水再次得到初始反应液，并重复所述羟基氧化铁结晶体的制备步骤
。
[0011]在可选的实施方式中，所述羟基氧化铁结晶体的制备步骤中，反应时间为7‑
9h
；
[0012]优选地，所述砂石载体参与所述羟基氧化铁结晶体的制备步骤3‑4次，得到臭氧氧化催化剂
。
[0013]在可选的实施方式中，所述初始反应液满足以下
①‑④
中的至少一项：
[0014]①
所述初始反应液的
COD
为
200
‑
500mg/L
；
[0015]②
所述初始反应液的中砂石载体浓度为
300
‑
500g/L
；
[0016]③
所述初始反应液的中
Fe
2+
加入量与
COD
之比为2‑3：1；
[0017]④
所述初始反应液的中
H2O2加入量与
COD
之比为2‑3：
1。
[0018]在可选的实施方式中，所述铁源材料为生铁粉
、
零价铁
、
硝酸铁和氧化铁中的至少一种；
[0019]优选地，所述铁源材料包括生铁粉或零价铁
、
硝酸铁和氧化铁；
[0020]更优选地，所述初始反应液中生铁粉或零价铁加入量为
0.8
‑
1.5g/L
；硝酸铁和氧化铁的加入量均为
1.5
‑
3g/L。
[0021]在可选的实施方式中，所述砂石载体为海砂
、
河砂或石英砂中的至少一种；
[0022]和
/
或，所述废水为煤化工废水
、
石化废水和印染废水中的至少一种
。
[0023]在可选的实施方式中，将所述砂石载体经过
pH
为1‑2的酸溶液浸泡
20
‑
28h
后洗净至出水的
pH
为中性后，用于羟基氧化铁结晶体的制备；
[0024]优选地，所述酸溶液为盐酸溶液
。
[0025]在可选的实施方式中，所述臭氧氧化催化剂表面为纳米结构
。
[0026]第二方面，本专利技术提供一种水处理方法，将臭氧和待处理废水的混合物与前述实施方式任意一项所述的臭氧氧化催化剂接触
4min
以上
。
[0027]在可选的实施方式中，满足以下
⑤‑⑧<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于，包括羟基氧化铁结晶体的制备：向流化床反应器中加入砂石载体
、Fe
2+
、H2O2、
铁源材料和
pH
为4‑5的废水得到初始反应液，对初始反应液中砂石载体进行膨化，初始反应液反应后得到负载羟基氧化铁结晶体的砂石载体
。2.
根据权利要求1所述的臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于，初始反应液反应后将流化床反应器中的液体排出，再向流化床反应器中加入
Fe
2+
、H2O2、
铁源材料和
pH
为4‑5的废水再次得到初始反应液，并重复所述羟基氧化铁结晶体的制备步骤
。3.
根据权利要求1所述的臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述羟基氧化铁结晶体的制备步骤中，反应时间为7‑
9h
；优选地，所述砂石载体参与所述羟基氧化铁结晶体的制备步骤3‑4次，得到臭氧氧化催化剂
。4.
根据权利要求1所述的臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述初始反应液满足以下
①‑④
中的至少一项：
①
所述初始反应液的
COD
为
200
‑
500mg/L
；
②
所述初始反应液的中砂石载体浓度为
300
‑
500g/L
；
③
所述初始反应液的中
Fe
2+
加入量与
COD
之比为2‑3：1；
④
所述初始反应液的中
H2O2加入量与
COD
之比为2‑3：
1。5.
根据权利要求1所述的臭氧氧化催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁源材料为生铁粉
、
零价铁
、
硝酸铁和氧化铁中的至少一种；优选地...

【专利技术属性】
技术研发人员：方智煌，钱媛媛，陈龙飞，徐燕京，
申请(专利权)人：麦王环境技术有限公司，
类型：发明
国别省市：