一种高效球形颗粒臭氧氧化催化剂及其制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种废水臭氧氧化净化处理的催化剂，属于环保工程中一种新材料，主要涉及一种催化臭氧氧化催化剂及其制备方法。
技术背景:
[0002]臭氧氧化能力强，可以用于难处理生产废水净化氧化工艺，去除废水C0D，分解难生化大分子有机污染物，提高废水的可生化性，但臭氧在水中溶解度极低，与水中污染物反应效率低，臭氧利用率也很低。传统的臭氧催化氧化是将催化剂配制成一定浓度的溶液投加到废水中，以提高臭氧氧化反应效率。由于参加反应后的催化剂随废水溶液流失，回收困难，药剂费用高，催化剂进入后段处理单元会增加后续处理单元负担，有的甚至产生二次污染。因此研制新型高效固体颗粒催化剂，减少催化剂流失，提高臭氧利用率和COD去除率，降低催化剂费用，在技术领域得到了前所未有的重视。但由于废水水质复杂，污染物种类多，不同生产废水杂质含量不同，因此针对不同废水寻找一种通用的固体颗粒催化剂具有一定的现实意义。
[0003]中国专利ZL2009101860288公开了一种多相催化臭氧氧化负载型催化剂及制备方法，它是以多孔蜂窝陶粒为载体，以铜的氧化物为活性组分的负载催化剂。该催化剂选择粒径5?8mm蜂窝陶粒为载体，将载体浸溃在18?20%的硝酸铜溶液4小时以上，去除载体在室温下晾干后，在100?200°C的烘箱中干燥12小时以上，干燥后放入400?600°C的炉中焙烧4小时以上而成。该法存在以下问题:(I)生产周期长，需要20多个小时制作，生产效率低。(2)硝酸铜溶液是一种强氧化剂，转化成氧化铜附着在载体上，不仅成本高，而且硝酸铜在高温处理过程中会产生有害气体，造成环境污染。(3)活性物粘附在载体表面厚度薄，在使用中摩擦容易脱落失效。(4)表面活性物表层容易被污水中悬浮物污染覆盖，从而钝化失效。另一个专利ZL2009102110553公开了改性铝土矿臭氧多相催化剂，它是以粉末状铝土矿为载体浸溃在铁盐溶液中，经蒸汽浴老化、烘干和焙烧制得铁改性铝土矿催化剂。该法与ZL2009101860288 —样，同样面临相同的缺陷。
[0004]ZL201210558217.5公开了一个以粉煤灰为骨料，以多种氧化金属为活性剂，以水泥、石灰、石膏为胶凝剂，以铝粉为发泡剂混合，在低温干燥凝固而成的多相催化剂，该催化剂强度低，使用过程中容易破碎，催化剂活性成分被粉煤灰、水泥、石灰、石膏包裹，催化活性低，不能满足催化臭氧氧化的效果。
【发明内容】
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[0005]本发明针对现有催化剂的缺陷，提供了一种强度高、表面容易冲洗更新、活性剂分布均匀、催化效果好，臭氧利用率高的球形固体催化剂及其制备方法。
[0006]本发明以氧化铁粉末为主要基材原料，以二氧化钛、纳米二氧化铈为催化活性剂，并加入粘合剂组成。原料组分重量比为:氧化铁60?66%:二氧化钛18?22%:纳米二氧化铈1.0?3.0%:煤粉8?12%:硼砂4?6%，并按以下工艺加工制成:
[0007]第一步:将氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂等材料分别研磨至200目，过筛备用；
[0008]第二步:将200目氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂细粉及纳米二氧化铈按比例混合均匀；
[0009]第三步:将混合均匀的细料造粒成4?6mm直径的小球，干燥脱水备用；
[0010]第四步:将干燥后的原料球在900?1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。本发明与现有多相催化臭氧氧化催化剂对比，具有以下特点:
[0011](I)生产工艺简单，制作方便；
[0012](2)高温烧结，强度大，使用寿命长；
[0013](3)可以定期冲洗，防止污水中颗粒物覆盖钝化；
[0014](4)所用原料在高温处理后，形成规则空间结构，催化效率高，处理效果好；
[0015](5)便于再生，延长催化剂使用寿命，降低工程运行费。本发明催化剂可以定期高强度气水反冲洗，通过球形颗粒填料间的相互摩擦，去除最外表层被钝化的催化剂，露出新鲜表面，恢复表面催化活性，大幅度延长催化剂的使用寿命，降低系统运行成本。
【附图说明】
图1是本发明高效球形颗粒臭氧氧化催化剂的生产工艺流程图。
具体实施方案
[0016]实施例1将氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂等材料分别研磨至200目，过筛备用；将备好的原料按重量比氧化铁60%:二氧化钛22%:纳米二氧化铈2%:煤粉10%:硼砂6%混合均匀；将混合均匀的细料造粒成4?6mm直径的小球，干燥脱水后在900?1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。
[0017]实施例2将氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂等材料分别研磨至200目，过筛备用；将备好的原料按重量比氧化铁66%:二氧化钛18%:纳米二氧化铈1%:煤粉10%:硼砂5%混合均匀；将混合均匀的细料造粒成4?6mm直径的小球，干燥脱水后在900?1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。
[0018]实施例3将氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂等材料分别研磨至200目，过筛备用；将备好的原料按重量比氧化铁63%:二氧化钛19%:纳米二氧化铈2%:煤粉10%:硼砂6%混合均匀；将混合均匀的细料造粒成4?6mm直径的小球，干燥脱水后在900?1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。
【主权项】
1.一种球形颗粒臭氧催化剂及其制备方法，其特征在于:该臭氧氧化催化剂的制备以氧化铁粉末为主要基材原料，以二氧化钛、纳米二氧化铈为催化活性剂，并加入粘合剂组成。原料组分重量比为:氧化铁60?66%:二氧化钛18?22%:纳米二氧化铈1.0?3.0%:煤粉8?12%:硼砂4?6%，并按以下工艺加工制成: 第一步:将氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂等材料分别研磨至200目，过筛备用； 第二步:将200目氧化铁、二氧化钛、煤粉、硼砂细粉及纳米二氧化铈按比例混合均匀； 第三步:将混合均匀的细料造粒成4?6_直径的小球，干燥脱水备用； 第四步:将干燥后的原料球在900?1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。2.根据权利要求1所述一种高效球形颗粒臭氧氧化催化剂制备采用的主要活性成分为二氧化钛和纳米二氧化铈。3.根据权利要求2所述催化剂中活性成分材料占总材料重量19?25%，二氧化钛占比18?22%，纳米二氧化铈占I?3%。4.根据权利要求书I所述一种高效球形颗粒臭氧氧化催化剂制备采用的粘合剂为煤粉和砸砂。
【专利摘要】本发明公开一种高效球形颗粒臭氧氧化催化剂及其制备方法，它以氧化铁粉末为主要基材原料，以二氧化钛、纳米二氧化铈为催化活性剂，以煤粉、硼砂为粘合剂组成。现将各组分研磨过200目筛，再按重量比氧化铁60～66％：二氧化钛18～22％：纳米二氧化铈1.0～3.0％：煤粉8～12％：硼砂4～6％比例充分混合均匀，制成4～6mm直径的小球，干燥脱水后在900～1050摄氏度烧结4小时后冷却即成。该催化剂在多种难降解废水臭氧氧化工艺中作为固定床催化剂，能显著提高臭氧氧化效率，使废水COD去除率提高60％以上，并提高废水的可生化性，出水BOD/COD值从0.1提高至0.35以上。
【IPC分类】B01J35/08, B01J23/83
【公开号】CN105080551
【申请号】CN201410186473
【发明人】李小琴
【申请人】李小琴
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月6日