在本發(fā)明涉及一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器，特別涉及一種負(fù)載有催化涂層且同時(shí)具有臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器。通過該催化劑協(xié)同催化效應(yīng)可以有效地在多孔鈦曝氣器表面實(shí)現(xiàn)氣液固三相催化反應(yīng)，促進(jìn)廢水中目標(biāo)污染物的分解。該發(fā)明屬于水處理過程中臭氧曝氣器技術(shù)的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：臭氧已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在殺菌、脫色、有機(jī)物降解、除臭除異味等領(lǐng)域。此外、臭氧對目標(biāo)污染物的處理過程中主要通過直接氧化反應(yīng)，通常其中直接反應(yīng)是指臭氧與有機(jī)物直接發(fā)生反應(yīng)，這種方式具有較強(qiáng)的選擇性，通常對不飽和脂肪烴和芳香烴類化合物較有效，因此對污染物如有機(jī)污染物的斷鍵、開環(huán)、分解作用比較有效，但是對有機(jī)污染物的礦化作用效果并不顯著。因此，通過在臭氧體系中添加一定的由金屬氧化物（tixoy、mnxoy、cuxoy、cexoy等）構(gòu)成的固體催化劑，催化臭氧生成氧化能力更強(qiáng)的氧化劑羥基自由基，無選擇性的礦化有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化污染物礦化與去除的臭氧氧化工藝-異相臭氧催化氧化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。相比傳統(tǒng)的臭氧氧化，該技術(shù)具有氧化能力強(qiáng)、污染物礦化程度完全等特點(diǎn)。對該技術(shù)而言，通常使用的催化劑均為粉末狀或顆粒狀（負(fù)載在顆粒載體如活性炭或氧化鋁上）。臭氧由曝氣器通入填充上述催化劑的流化床或固定床中,有機(jī)污染物在催化劑表面發(fā)生氣、固、液三相催化氧化反應(yīng)并被礦化分解。但是粉體或顆粒負(fù)載型催化劑均存在：1）粉末催化劑難回收、流失量大;2）顆粒催化劑易相互摩擦、粉化。重要的是、臭氧在顆粒負(fù)載型催化劑的填充床中，尤其堆積床內(nèi)部難以達(dá)到臭氧、目標(biāo)污染物在顆粒催化劑表面的均勻擴(kuò)散，傳質(zhì)阻力大、降低了催化劑的有效利用率。此外，常用的臭氧曝氣器由無機(jī)砂石、不銹鋼等材料組成，但均存在抗氧化能力差、耐酸堿性差、易滲出殘留物質(zhì)和離子、造成二次污染等問題。近些年，多孔鈦以其優(yōu)異的抗腐蝕性、抗氧化性、耐酸堿性、安全無二次污染等特點(diǎn)作為臭氧曝氣器被逐步的用于化工生產(chǎn)、飲用水及廢水處理和食品加工等使用臭氧的過程。根據(jù)曝氣氣泡大小的要求，多孔鈦曝氣器可以按照不同孔徑大小規(guī)格進(jìn)行定制，因而應(yīng)用靈活性強(qiáng)、適用范圍廣。特別的，多孔鈦材料鑒于其優(yōu)異的三維多孔結(jié)構(gòu)、比表面積高，是一種理想的催化劑載體材料。因此，以多孔鈦曝氣器為載體，在其上負(fù)載具有臭氧異相催以及電催化的雙效催化劑,這樣不僅可以充分發(fā)揮多孔鈦?zhàn)陨砣S、連續(xù)、多孔結(jié)構(gòu)可以為活性層的構(gòu)建提供更多承載面積，促進(jìn)催化活性和目標(biāo)污染物的降解效率的提高，同時(shí)多孔鈦?zhàn)陨淼牧魍ㄊ綐?gòu)型及孔道效應(yīng)，依靠強(qiáng)制對流作用促進(jìn)氣、液在多孔鈦表面的催化層上充分傳質(zhì)，從而達(dá)到高效的氣、固、液三相催化反應(yīng)效率,。同時(shí)負(fù)載的臭氧-電催化劑與多孔鈦緊密結(jié)合，同樣具有三維多孔構(gòu)造，因此也有效地解決了粉體催化劑流失和顆粒催化劑粉化、傳質(zhì)不佳等問題。雖然已有相關(guān)專利cn202465355u報(bào)道多孔鈦臭氧曝氣器，但其關(guān)注點(diǎn)是通過外形的構(gòu)造的改善提高臭氧的曝氣效果、增強(qiáng)曝氣器的耐壓強(qiáng)度。有關(guān)將多孔鈦曝氣器賦予一定的催化能力尤其是臭氧異相催化以及電催化能力研究，尚未見相關(guān)報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器，將多孔鈦曝氣器同時(shí)賦予臭氧異相催化以及電催化的功能。此外，充分利用多孔鈦?zhàn)陨砣S、連續(xù)、多孔結(jié)構(gòu)為催化劑的構(gòu)建提供更多承載面積，促進(jìn)催化活性和目標(biāo)污染物的降解效率的提高。同時(shí)多孔鈦?zhàn)陨淼牧魍ㄊ綐?gòu)型及孔道效應(yīng)，依靠強(qiáng)制對流作用促進(jìn)氣、液在多孔鈦表面的催化層上充分傳質(zhì)，從而達(dá)到高效的氣、固、液三相催化反應(yīng)效率，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)污染物的高效礦化及去除。負(fù)載的臭氧-電催化劑與多孔鈦緊密結(jié)合并均有三維多孔構(gòu)造，可以有效地解決粉體催化劑流失、傳質(zhì)不佳等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器，其特征在于臭氧曝氣器由多孔鈦基體以及負(fù)載在基體上的催化層構(gòu)成。所述的催化層為ti、mn、ce、cu、fe、ni、sn、sb、pb等氧化物或上述金屬氧化物的復(fù)合物，其形狀可為納米球、納米線、納米棒及納米管。本發(fā)明所述的一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器，其特征在于：臭氧曝氣器為平板狀、管狀、球形的多孔鈦，平均孔徑范圍為2μm～200μm。本發(fā)明所述的一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器所述的催化層的負(fù)載方法為水熱法、醇熱法、陽極氧化法、浸漬法-燒結(jié)法、溶膠-凝膠法熱分解法以及電沉積法。附圖說明圖1為多孔鈦臭氧曝氣器臭氧催化-電催化氧化反應(yīng)裝置示意圖圖2為實(shí)例2掃描電鏡照片。圖3為實(shí)例3掃描電鏡照片。具體實(shí)施方式實(shí)施例1：本實(shí)施例的一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器,選擇平均孔徑為55μm的管狀多孔鈦為基體，通過水熱法負(fù)載tio2催化層在多孔鈦基底上，其中tio2形貌成納米花陣列。實(shí)施例2：本實(shí)施例的一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器,選擇平均孔徑為45μm的管狀多孔鈦為基體，通過水熱法負(fù)載mno2催化層在多孔鈦基底上，其中mno2形貌成納米棒陣列。實(shí)施例3：本實(shí)施例的一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器,選擇平均孔徑為50μm的管狀多孔鈦為基體，通過水熱法-溶膠凝膠法負(fù)載tio2-sno2復(fù)合催化層在多孔鈦基底上，其中tio2-sno2復(fù)合催化層形貌成納米花陣列。實(shí)施例4：本實(shí)施例的一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器的臭氧催化-電化學(xué)氧化效果試驗(yàn)。將實(shí)施例1-3中制備的多孔鈦臭氧曝氣器放置在玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行處理羅丹明b染料電解試驗(yàn)（cod:1000mg/l，ph=3），其中電解質(zhì)na2so4濃度為0.1m。以多孔鈦臭氧曝氣器為陽極，鉑電極為陰極。試驗(yàn)中向多孔鈦臭氧曝氣器施加電流密度為15ma/cm2的恒電流同時(shí)通入8mg/l的臭氧氣體，反應(yīng)2.5小時(shí)，測定cod去除率作為評價(jià)指標(biāo)。表1本發(fā)明實(shí)施例中制備的多孔鈦臭氧曝氣器對于污染物的去除效果實(shí)施例123cod平均去除率(%)81%95%99%從表1中可以看出，本發(fā)明制備的一種兼具臭氧異相催化-電催化功能的多孔鈦臭氧曝氣器在臭氧-電催化氧化試驗(yàn)中對有機(jī)污染物羅丹明b均有較高的去除率，催化效果優(yōu)異。當(dāng)前第1頁12