臭氧催化劑的制備方法及臭氧催化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種臭氧催化劑的制備方法，包括如下步驟：S1：將粉煤灰過(guò)50~150目篩；S2：將粉煤灰、水泥和催化劑粉末混合形成混合原料；S3：?jiǎn)?dòng)成球機(jī)，將所述混合原料加入成球機(jī)中，噴入水泥發(fā)泡劑的水溶液，使所述混合原料形成球狀胚體；S4：將所述球狀胚體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)形成臭氧催化劑。所述臭氧催化劑制備方法，工藝流程簡(jiǎn)單，能耗大幅降低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，節(jié)約了生產(chǎn)成本，適宜工業(yè)化應(yīng)用。另外，通過(guò)加入水泥等成分，可形成堅(jiān)硬的臭氧催化劑球體，提高了催化劑的強(qiáng)度，使得催化劑形態(tài)完整，孔隙發(fā)達(dá)。
【專利說(shuō)明】
臭氧催化劑的制備方法及臭氧催化劑
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種臭氧催化劑的制備方法，尤其涉及一種免高溫?zé)Y(jié)的臭氧催化劑的制備方法及用該制備方法制備的臭氧催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著臭氧制備技術(shù)的提高和成本的降低，綠色環(huán)保的臭氧氧化技術(shù)在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到關(guān)注。而臭氧催化氧化技術(shù)是在臭氧氧化技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種高級(jí)氧化技術(shù)，它利用臭氧在催化劑作用下產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性羥基自由基完成對(duì)水中污染物的快速降解，進(jìn)一步提高了臭氧的氧化效率。
[0003]其中，非均相臭氧催化氧化技術(shù)采用固體催化劑而無(wú)催化劑分離回收問(wèn)題，因而具有很高的應(yīng)用價(jià)值，并已逐漸成為主流。催化劑的制備和選用是該技術(shù)的關(guān)鍵所在。目前，非均相臭氧催化劑的制備主要采用浸漬、共沉淀、混合燒結(jié)等形式。共沉淀通過(guò)化學(xué)反應(yīng)使催化劑組分負(fù)載于載體表面，但存在著催化劑強(qiáng)度低、副反應(yīng)產(chǎn)物多、催化劑流失快等缺陷。浸漬法以溶液浸漬方式將催化劑活性組分負(fù)載于載體表面，通過(guò)高溫?zé)Y(jié)強(qiáng)化負(fù)載，所制催化劑的活性較高，但存在浸漬液處理等二次污染問(wèn)題，同時(shí)高溫?zé)Y(jié)增加了催化劑的生產(chǎn)成本?；旌蠠Y(jié)通過(guò)將原料以固體粉末形式混合并加工成型，并以高溫?zé)Y(jié)的方式制得催化劑；由該方法制得的催化劑催化活性高、強(qiáng)度大，但同樣存在著因高溫?zé)Y(jié)產(chǎn)生的高能耗而使催化劑生產(chǎn)成本增加的問(wèn)題。
[0004]有鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有的臭氧催化劑的制備方法及臭氧催化劑予以改進(jìn)，以解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種免高溫?zé)Y(jié)的臭氧催化劑的制備方法及用該制備方法制備的臭氧催化劑。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種臭氧催化劑的制備方法，包括如下步驟:S1:將粉煤灰過(guò)50~150目篩；S2:將粉煤灰、水泥和催化劑粉末混合形成混合原料；S3:啟動(dòng)成球機(jī)，將所述混合原料加入成球機(jī)中，噴入水泥發(fā)泡劑的水溶液，使所述混合原料形成球狀胚體；S4:將所述球狀胚體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)形成臭氧催化劑。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，S2中混合原料的重量比例為:粉煤灰35-65份；水泥15-30份；催化劑粉末1-8份。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水泥為硅酸鹽水泥。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述催化劑粉末為二氧化鈦、氧化銅、三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化鈰、氧化鋅、氧化鎳固體粉末中的一種或多種的混合。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水泥發(fā)泡劑的水溶液的質(zhì)量濃度介于0.1%-2%之間。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水泥發(fā)泡劑的水溶液的加入量為所述混合原料的20%-40%o
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述水泥發(fā)泡劑為非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或陽(yáng)離子表面活性劑中的一種或多種的混合。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述球狀胚體的直徑介于2mm~10_之間。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，S4中所述球狀胚體在常壓、平均氣溫不低于5°C的條件下自然養(yǎng)護(hù)48小時(shí)以上。
[0015]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種采用所述臭氧催化劑制備方法制備的臭氧催化劑，所述臭氧催化劑的堆積密度介于0.80kg/m3~0.95kg/m3，筒壓強(qiáng)度介于
2.5MPa?3.0MPa0
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的臭氧催化劑制備方法，工藝流程簡(jiǎn)單，能耗大幅降低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，節(jié)約了生產(chǎn)成本，適宜工業(yè)化應(yīng)用。另外，通過(guò)加入水泥等成分，可形成堅(jiān)硬的臭氧催化劑球體，提高了催化劑的強(qiáng)度，使得催化劑形態(tài)完整，孔隙發(fā)達(dá)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0018]本發(fā)明提供了一種臭氧催化劑的制備方法，包括如下步驟:S1:將粉煤灰過(guò)50-150目篩；S2:將粉煤灰、水泥和催化劑粉末混合形成混合原料；S3:啟動(dòng)成球機(jī)，將所述混合原料加入成球機(jī)中，噴入水泥發(fā)泡劑的水溶液，使所述混合原料形成球狀胚體；S4:將所述球狀胚體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)形成臭氧催化劑。
[0019]其中，SI中的粉煤灰為干燥的粉煤灰，不會(huì)將篩子的篩孔堵住，方便過(guò)篩。當(dāng)粉煤灰原料干燥時(shí)，可以直接過(guò)篩，而粉煤灰原料潮濕時(shí)，需要先進(jìn)行干燥再過(guò)篩。
[0020]S2中混合原料的重量比例為:粉煤灰35-65份；水泥15-30份；催化劑粉末1-8份；三者充分混合形成混合原料。其中所述粉煤灰為構(gòu)成球狀胚體、臭氧催化劑的基體。
[0021]所述水泥為硅酸鹽水泥，在混合原料形成球狀胚體中起到凝固粉煤灰和催化劑粉末的作用，并使形成的球狀胚體、甚至臭氧催化劑能夠達(dá)到一定的強(qiáng)度。所述水泥的含量過(guò)低時(shí)，不利于形成球狀胚體或形成的球狀胚體的強(qiáng)度不夠，容易散開。當(dāng)所述水泥含量過(guò)高時(shí)，具有催化活性的催化劑的相對(duì)含量降低，導(dǎo)致臭氧催化劑的相對(duì)催化性能降低；更有甚者，水泥將部分或者全部催化劑包裹，使得成型后的臭氧催化劑失去催化活性。
[0022]所述催化劑粉末提供催化活性，在反應(yīng)中起到加速反應(yīng)的作用；不同種類和含量的催化劑粉末會(huì)對(duì)臭氧催化劑性能有影響。所述催化劑粉末為二氧化鈦、氧化銅、三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化鈰、氧化鋅、氧化鎳固體粉末中的一種或多種的混合。在制備臭氧催化劑時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要選擇催化劑粉末及其用量。
[0023]所述水泥發(fā)泡劑的水溶液的作用是起到潤(rùn)濕混合原料的粉體，有利于混合原料的粉體相互粘合的作用；同時(shí)，有利于實(shí)現(xiàn)水泥的硬化，將粉煤灰與催化劑粉末牢固地膠結(jié)，以形成強(qiáng)度較大的球狀胚體；另外水泥發(fā)泡劑還使得所述水泥在固化時(shí)比較蓬松，固化后孔隙發(fā)達(dá)，比表面積大，可提高臭氧催化劑的催化效果。所述水泥發(fā)泡劑為非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或陽(yáng)離子表面活性劑中的一種或多種的混合。
[0024]其中所述水泥發(fā)泡劑的水溶液的質(zhì)量濃度介于0.1%-2%之間，所述水泥發(fā)泡劑的水溶液的加入量為所述混合原料的20%-40%。水泥發(fā)泡劑的水溶液的質(zhì)量濃度與所述水泥發(fā)泡劑的水溶液的加入量相對(duì)選擇，其中一個(gè)較高時(shí)，另一個(gè)可相對(duì)減少，以使得水泥發(fā)泡劑的加入量較為適宜。隨著水泥發(fā)泡劑量的增大，成型后的臭氧催化劑越蓬松，空隙越發(fā)達(dá)，比表面積越大，催化效果越好；但是所述水泥發(fā)泡劑的量過(guò)多，會(huì)使形成的臭氧催化劑強(qiáng)度較差，容易破碎。在實(shí)際操作中，所述水泥發(fā)泡劑的水溶液的加入量過(guò)低時(shí)，不足以潤(rùn)濕混合原料的粉體，難以形成球狀胚體；反之過(guò)高時(shí)，混合原料的粉體可能形成糊狀甚至流體狀也難成型球狀胚體。
[0025]根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，可選擇不同型號(hào)的成球機(jī)以形成相應(yīng)直徑的所述球狀胚體，如所述球狀胚體的直徑可為但不限于2mm~3mm，3mm~4mm，3mm~5mm，5mm~6mm，6mm~8mm， 7mm~9mm, 8mm~10mm 等等。
[0026]將形成的球狀胚體在自然狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)48小時(shí)以上，最好是72小時(shí)以上，使得球狀胚體內(nèi)的水泥能夠完全固化，強(qiáng)度提高。所述自然狀態(tài)為常壓、平均氣溫不低于5°C條件。 一般情況下在水泥固化的溫度范圍內(nèi)，溫度越高水泥固化需要的時(shí)間越短；因此溫度越高， 球狀胚體養(yǎng)護(hù)的時(shí)間越短。另外，所述球狀胚體也可以在高溫下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，如在70°C ~80°C 的水蒸氣環(huán)境中，養(yǎng)護(hù)5小時(shí)~6小時(shí)。
[0027]催化劑的堆積密度不僅跟組分及比例有關(guān)，而且其粒徑也有關(guān)系，組分比例不同， 會(huì)造成各組分間相互作用力的差異，最終影響催化劑的筒壓強(qiáng)度。
[0028]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明還提供了一種采用所述臭氧催化劑制備方法制備的臭氧催化劑，所述臭氧催化劑的堆積密度介于〇.80kg/m3~0.95kg/m3,筒壓強(qiáng)度介于 2.5MPa?3.0MPa。
[0029]以下將通過(guò)幾個(gè)具體的實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明臭氧催化劑的制備方法及利用該制備方法制備的臭氧催化劑的性能。[〇〇3〇] 實(shí)施例1 (1)原料預(yù)處理取干燥的粉煤灰或?qū)⒎勖夯腋稍锖螅^(guò)60目篩。
[0031](2)原料混合將預(yù)處理后的粉煤灰、水泥和氧化鈰粉末按照下列重量比置于攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻:粉煤灰50公斤、水泥20公斤、氧化鋪粉末1公斤。
[0032](3)成球啟動(dòng)成球機(jī)，將100公斤攪拌均勻的混合原料加入成球機(jī)中，同時(shí)噴入25公斤含有 0.5%質(zhì)量濃度十二烷基苯磺酸鈉的水溶液，加工制成粒徑為5mm的球狀胚體。
[0033](4)養(yǎng)護(hù)將制得的球狀胚體在自然狀態(tài)下室內(nèi)養(yǎng)護(hù)72小時(shí)，即制得所需的臭氧催化劑。
[0034]制得的臭氧催化劑形態(tài)完整，孔隙發(fā)達(dá)，經(jīng)測(cè)定，該催化劑的堆積密度0.88kg/m3， 筒壓強(qiáng)度為2.9 MPa。
[0035]實(shí)施例2 (1)原料預(yù)處理取干燥的粉煤灰或?qū)⒎勖夯腋稍锖?，過(guò)80目篩。
[0036](2)原料混合將預(yù)處理后的粉煤灰、水泥和二氧化鈦粉末按照下列重量比置于攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻:粉煤灰60公斤、水泥15公斤、二氧化鈦粉末2.5公斤。
[0037](3)成球
啟動(dòng)成球機(jī)，將100公斤攪拌均勻的混合原料加入成球機(jī)中，同時(shí)噴入30公斤含有1%質(zhì)量濃度十二烷基硫酸鈉的水溶液，加工制成粒徑為6mm的球狀胚體。
[0038](4)養(yǎng)護(hù)
將制得的球狀胚體在自然狀態(tài)下室內(nèi)養(yǎng)護(hù)72小時(shí)，即制得所需的臭氧催化劑。
[0039]制得的免燒催化劑形態(tài)完整，孔隙發(fā)達(dá)，經(jīng)測(cè)定，該催化劑的堆積密度0.83kg/m3，筒壓強(qiáng)度為2.7MPa。
[0040]實(shí)施例3
(I)原料預(yù)處理
取干燥的粉煤灰或?qū)⒎勖夯腋稍锖?，過(guò)150目篩。
[0041](2)原料混合
將預(yù)處理后的粉煤灰、水泥和氧化鋅粉末、三氧化二鐵粉末按照下列重量比置于攪拌機(jī)內(nèi)混合均勾:粉煤灰60公斤、水泥15公斤、氧化鋅粉末0.5公斤、三氧化二鐵粉末I公斤。
[0042](3)成球
啟動(dòng)成球機(jī)，將100公斤攪拌均勻的混合原料加入成球機(jī)中，同時(shí)噴入35公斤含有
0.6%質(zhì)量濃度烷基酚聚氧乙烯醚的水溶液，加工制成粒徑為8mm的球狀胚體。
[0043](4)養(yǎng)護(hù)
將制得的球狀胚體在自然狀態(tài)下室內(nèi)養(yǎng)護(hù)72小時(shí)，即制得所需的臭氧催化劑。
[0044]制得的免燒催化劑形態(tài)完整，孔隙發(fā)達(dá)，經(jīng)測(cè)定，該催化劑的堆積密度0.83kg/m3，筒壓強(qiáng)度為2.85MPa。
[0045]實(shí)施例4
(I)原料預(yù)處理
取干燥的粉煤灰或?qū)⒎勖夯腋稍锖?，過(guò)120目篩。
[0046](2)原料混合
將預(yù)處理后的粉煤灰、水泥和三氧化二鋁粉末按照下列重量比置于攪拌機(jī)內(nèi)混合均勻:粉煤灰60公斤、水泥15公斤、三氧化二鋁粉末4公斤。
[0047](3)成球
啟動(dòng)成球機(jī)，將100公斤攪拌均勻的混合原料加入成球機(jī)中，同時(shí)噴入20公斤含有2%質(zhì)量濃度十二烷基三甲基氯化銨的水溶液，加工制成粒徑為3_的球狀胚體。
[0048](4)養(yǎng)護(hù)
將制得的球狀胚體在自然狀態(tài)下室內(nèi)養(yǎng)護(hù)72小時(shí)，即制得所需的臭氧催化劑。
[0049]制得的免燒催化劑形態(tài)完整，孔隙發(fā)達(dá)，經(jīng)測(cè)定，該催化劑的堆積密度0.91kg/m3，筒壓強(qiáng)度為2.55 MPa。
[0050]綜上所述，本發(fā)明的臭氧催化劑制備方法工藝流程簡(jiǎn)單，能耗大幅降低，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，節(jié)約了生產(chǎn)成本，適宜工業(yè)化應(yīng)用。另外，通過(guò)加入水泥等成分，可形成堅(jiān)硬的臭氧催化劑球體，提高了催化劑的強(qiáng)度，使得催化劑形態(tài)完整，孔隙發(fā)達(dá)。
[0051] 以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:51:將粉煤灰過(guò)50~150目篩；52:將粉煤灰、水泥和催化劑粉末混合形成混合原料；53:啟動(dòng)成球機(jī)，將所述混合原料加入成球機(jī)中，噴入水泥發(fā)泡劑的水溶液，使所述混 合原料形成球狀胚體；54:將所述球狀胚體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)形成臭氧催化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:S2中混合原料的重量 比例為:粉煤灰35-65份；水泥15-30份；催化劑粉末1-8份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:所述水泥為硅酸鹽水泥。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:所述催化劑粉末為二 氧化鈦、氧化銅、三氧化二鐵、三氧化二鋁、氧化鈰、氧化鋅、氧化鎳固體粉末中的一種或多 種的混合。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:所述水泥發(fā)泡劑的水 溶液的質(zhì)量濃度介于〇.1%_2%之間。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:所述水泥發(fā)泡劑的水 溶液的加入量為所述混合原料的20%-40%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:所述水泥發(fā)泡劑為非 離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或陽(yáng)離子表面活性劑中的一種或多種的混合。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:所述球狀胚體的直徑 介于之間。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧催化劑的制備方法，其特征在于:S4中所述球狀胚體在 常壓、平均氣溫不低于5°C的條件下自然養(yǎng)護(hù)48小時(shí)以上。10.—種采用如權(quán)利要求1~9中任意一項(xiàng)所述的臭氧催化劑制備方法制備的臭氧 催化劑，所述臭氧催化劑的堆積密度介于〇.80kg/m3~0.95kg/m3,筒壓強(qiáng)度介于2.5MPa ?3.0MPa〇
【文檔編號(hào)】B01J23/10GK105983402SQ201510040279
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年1月27日
【發(fā)明人】陳建軍
【申請(qǐng)人】蘇州清然環(huán)?？萍加邢薰?br>