一種高效球形顆粒臭氧氧化催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種廢水臭氧氧化凈化處理的催化劑，屬于環(huán)保工程中一種新材料，主要涉及一種催化臭氧氧化催化劑及其制備方法。
技術(shù)背景:
[0002]臭氧氧化能力強(qiáng)，可以用于難處理生產(chǎn)廢水凈化氧化工藝，去除廢水C0D，分解難生化大分子有機(jī)污染物，提高廢水的可生化性，但臭氧在水中溶解度極低，與水中污染物反應(yīng)效率低，臭氧利用率也很低。傳統(tǒng)的臭氧催化氧化是將催化劑配制成一定濃度的溶液投加到廢水中，以提高臭氧氧化反應(yīng)效率。由于參加反應(yīng)后的催化劑隨廢水溶液流失，回收困難，藥劑費(fèi)用高，催化劑進(jìn)入后段處理單元會(huì)增加后續(xù)處理單元負(fù)擔(dān)，有的甚至產(chǎn)生二次污染。因此研制新型高效固體顆粒催化劑，減少催化劑流失，提高臭氧利用率和COD去除率，降低催化劑費(fèi)用，在技術(shù)領(lǐng)域得到了前所未有的重視。但由于廢水水質(zhì)復(fù)雜，污染物種類多，不同生產(chǎn)廢水雜質(zhì)含量不同，因此針對(duì)不同廢水尋找一種通用的固體顆粒催化劑具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]中國(guó)專利ZL2009101860288公開(kāi)了一種多相催化臭氧氧化負(fù)載型催化劑及制備方法，它是以多孔蜂窩陶粒為載體，以銅的氧化物為活性組分的負(fù)載催化劑。該催化劑選擇粒徑5?8mm蜂窩陶粒為載體，將載體浸潰在18?20%的硝酸銅溶液4小時(shí)以上，去除載體在室溫下晾干后，在100?200°C的烘箱中干燥12小時(shí)以上，干燥后放入400?600°C的爐中焙燒4小時(shí)以上而成。該法存在以下問(wèn)題:(I)生產(chǎn)周期長(zhǎng)，需要20多個(gè)小時(shí)制作，生產(chǎn)效率低。(2)硝酸銅溶液是一種強(qiáng)氧化劑，轉(zhuǎn)化成氧化銅附著在載體上，不僅成本高，而且硝酸銅在高溫處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害氣體，造成環(huán)境污染。(3)活性物粘附在載體表面厚度薄，在使用中摩擦容易脫落失效。(4)表面活性物表層容易被污水中懸浮物污染覆蓋，從而鈍化失效。另一個(gè)專利ZL2009102110553公開(kāi)了改性鋁土礦臭氧多相催化劑，它是以粉末狀鋁土礦為載體浸潰在鐵鹽溶液中，經(jīng)蒸汽浴老化、烘干和焙燒制得鐵改性鋁土礦催化劑。該法與ZL2009101860288 —樣，同樣面臨相同的缺陷。
[0004]ZL201210558217.5公開(kāi)了一個(gè)以粉煤灰為骨料，以多種氧化金屬為活性劑，以水泥、石灰、石膏為膠凝劑，以鋁粉為發(fā)泡劑混合，在低溫干燥凝固而成的多相催化劑，該催化劑強(qiáng)度低，使用過(guò)程中容易破碎，催化劑活性成分被粉煤灰、水泥、石灰、石膏包裹，催化活性低，不能滿足催化臭氧氧化的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有催化劑的缺陷，提供了一種強(qiáng)度高、表面容易沖洗更新、活性劑分布均勻、催化效果好，臭氧利用率高的球形固體催化劑及其制備方法。
[0006]本發(fā)明以氧化鐵粉末為主要基材原料，以二氧化鈦、納米二氧化鈰為催化活性劑，并加入粘合劑組成。原料組分重量比為:氧化鐵60?66%:二氧化鈦18?22%:納米二氧化鈰1.0?3.0%:煤粉8?12%:硼砂4?6%，并按以下工藝加工制成:
[0007]第一步:將氧化鐵、二氧化鈦、煤粉、硼砂等材料分別研磨至200目，過(guò)篩備用；
[0008]第二步:將200目氧化鐵、二氧化鈦、煤粉、硼砂細(xì)粉及納米二氧化鈰按比例混合均勻；
[0009]第三步:將混合均勻的細(xì)料造粒成4?6mm直徑的小球，干燥脫水備用；
[0010]第四步:將干燥后的原料球在900?1050攝氏度燒結(jié)4小時(shí)后冷卻即成。本發(fā)明與現(xiàn)有多相催化臭氧氧化催化劑對(duì)比，具有以下特點(diǎn):
[0011](I)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，制作方便；
[0012](2)高溫?zé)Y(jié)，強(qiáng)度大，使用壽命長(zhǎng)；
[0013](3)可以定期沖洗，防止污水中顆粒物覆蓋鈍化；
[0014](4)所用原料在高溫處理后，形成規(guī)則空間結(jié)構(gòu)，催化效率高，處理效果好；
[0015](5)便于再生，延長(zhǎng)催化劑使用壽命，降低工程運(yùn)行費(fèi)。本發(fā)明催化劑可以定期高強(qiáng)度氣水反沖洗，通過(guò)球形顆粒填料間的相互摩擦，去除最外表層被鈍化的催化劑，露出新鮮表面，恢復(fù)表面催化活性，大幅度延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，降低系統(tǒng)運(yùn)行成本。
【附圖說(shuō)明】
圖1是本發(fā)明高效球形顆粒臭氧氧化催化劑的生產(chǎn)工藝流程圖。
具體實(shí)施方案
[0016]實(shí)施例1將氧化鐵、二氧化鈦、煤粉、硼砂等材料分別研磨至200目，過(guò)篩備用；將備好的原料按重量比氧化鐵60%:二氧化鈦22%:納米二氧化鈰2%:煤粉10%:硼砂6%混合均勻；將混合均勻的細(xì)料造粒成4?6mm直徑的小球，干燥脫水后在900?1050攝氏度燒結(jié)4小時(shí)后冷卻即成。
[0017]實(shí)施例2將氧化鐵、二氧化鈦、煤粉、硼砂等材料分別研磨至200目，過(guò)篩備用；將備好的原料按重量比氧化鐵66%:二氧化鈦18%:納米二氧化鈰1%:煤粉10%:硼砂5%混合均勻；將混合均勻的細(xì)料造粒成4?6mm直徑的小球，干燥脫水后在900?1050攝氏度燒結(jié)4小時(shí)后冷卻即成。
[0018]實(shí)施例3將氧化鐵、二氧化鈦、煤粉、硼砂等材料分別研磨至200目，過(guò)篩備用；將備好的原料按重量比氧化鐵63%:二氧化鈦19%:納米二氧化鈰2%:煤粉10%:硼砂6%混合均勻；將混合均勻的細(xì)料造粒成4?6mm直徑的小球，干燥脫水后在900?1050攝氏度燒結(jié)4小時(shí)后冷卻即成。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球形顆粒臭氧催化劑及其制備方法，其特征在于:該臭氧氧化催化劑的制備以氧化鐵粉末為主要基材原料，以二氧化鈦、納米二氧化鈰為催化活性劑，并加入粘合劑組成。原料組分重量比為:氧化鐵60?66%:二氧化鈦18?22%:納米二氧化鈰1.0?3.0%:煤粉8?12%:硼砂4?6%，并按以下工藝加工制成: 第一步:將氧化鐵、二氧化鈦、煤粉、硼砂等材料分別研磨至200目，過(guò)篩備用； 第二步:將200目氧化鐵、二氧化鈦、煤粉、硼砂細(xì)粉及納米二氧化鈰按比例混合均勻； 第三步:將混合均勻的細(xì)料造粒成4?6_直徑的小球，干燥脫水備用； 第四步:將干燥后的原料球在900?1050攝氏度燒結(jié)4小時(shí)后冷卻即成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高效球形顆粒臭氧氧化催化劑制備采用的主要活性成分為二氧化鈦和納米二氧化鈰。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述催化劑中活性成分材料占總材料重量19?25%，二氧化鈦占比18?22%，納米二氧化鈰占I?3%。4.根據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述一種高效球形顆粒臭氧氧化催化劑制備采用的粘合劑為煤粉和砸砂。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種高效球形顆粒臭氧氧化催化劑及其制備方法，它以氧化鐵粉末為主要基材原料，以二氧化鈦、納米二氧化鈰為催化活性劑，以煤粉、硼砂為粘合劑組成?，F(xiàn)將各組分研磨過(guò)200目篩，再按重量比氧化鐵60～66％：二氧化鈦18～22％：納米二氧化鈰1.0～3.0％：煤粉8～12％：硼砂4～6％比例充分混合均勻，制成4～6mm直徑的小球，干燥脫水后在900～1050攝氏度燒結(jié)4小時(shí)后冷卻即成。該催化劑在多種難降解廢水臭氧氧化工藝中作為固定床催化劑，能顯著提高臭氧氧化效率，使廢水COD去除率提高60％以上，并提高廢水的可生化性，出水BOD/COD值從0.1提高至0.35以上。
【IPC分類】B01J35/08, B01J23/83
【公開(kāi)號(hào)】CN105080551
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410186473
【發(fā)明人】李小琴
【申請(qǐng)人】李小琴
【公開(kāi)日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2014年5月6日