申请日2017.04.05
公开(公告)日2017.07.21
IPC分类号B01J23/745; C02F1/78
摘要
本发明提供了用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂及制备和臭氧催化高级氧化处理污水方法。本发明方法是将适量的过渡金属硝酸盐溶于去离子水中，再将改性活性炭载体投入其中;并在避光条件下，置于恒温振荡器中振荡，然后滤去浸渍液,移至干燥箱中烘干，并始终处于氮气气氛保护中。最后在马弗炉内空气气氛下焙烧。本发明通过对活性炭载体进行酸浸改性，使活性炭对过渡金属的负载量大幅提升，采用过渡金属制备催化剂具有催化效率高、易分离、稳定性好、重复利用率高。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于臭氧催化高级氧化处理 污水的过渡金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将过渡金属盐溶解，然后加入改性活性炭，避光条件下振荡浸渍;过滤除去浸渍液，并在气体保护条件下烘干;在空气气氛下焙烧，冷却后筛分除去残渣，即得过渡金属催化剂;
优选的，所述振荡浸渍的时间为8～12h，温度为20～25℃，转速为200～300r/min;
优选的，所述烘干的温度为100～110℃;
优选的，所述焙烧为：由室温逐渐升温至450～500℃，并保温4～5h，然后冷却至室温。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过渡金属盐为过渡金属硝酸盐;
优选的，所述过渡金属盐为Cu(NO3)2·3H2O和Fe(NO3)3·9H2O。
3.根据权利要求1所述的过渡金属催化剂，其特征在于，所述过渡金属催化剂的活性组分为CuO和Fe3O4。
4.根据权利要求3所述的过渡金属催化剂，其特征在于，所述活性组分的总负载量为20～25wt%;
优选的，CuO和Fe3O4的负载量的比例为(1～2)：(1～2)。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍为等体积浸渍。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述改性活性炭的制备方法包括如下步骤：
向EDTA溶液中加入活性炭，然后进行振荡;将经过酸浸的活性炭以去离子水反复冲洗，至活性炭表面pH=7;将清洗后活性炭烘干，即得到改性活性炭。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述EDTA溶液的浓度为0.1～0.5mol/L;
优选的，所述EDTA溶液的浓度为0.2～0.3mol/L。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭的目数为20～50目;
优选的，所述活性炭的目数为25～35目。
9.由权利要求1-8中任一项所述方法制得的用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂。
10.一种臭氧催化高级氧化处理污水方法，其特征在于，所述方法中使用权利要求9所述的过渡金属催化剂。
说明书
用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂及制备和臭氧催化高级氧化处理污水方法
技术领域
本发明涉及污水深度处理领域，具体而言，涉及用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂及制备和臭氧催化高级氧化处理污水方法。
背景技术
随着我国经济的高速发展，通过各式各样途径进入水体中的有机物种类、数量也在迅猛增加，所排放的污水对周边生态环境造成了严重污染，甚至直接威胁到人和动物的健康安全。其中，部分污水具有毒性高、成分复杂、难以被生物降解等特点。目前，臭氧高级氧化技术是处理各种难降解废水研究的热点技术之一，是其利用臭氧(O3)的强氧化性，将污水中大分子难降解有机物氧化降解成二氧化碳、水和无害物，从而达到有效去除TOC和COD的目的。
与单独的臭氧高级氧化作用相比，臭氧催化高级氧化技术对有机物的降解速率更快，效率更高。利用过渡金属负载到载体的形式所制备的非均相催化剂具有催化分解效率高、对污染物氧化彻底、稳定性好、不易流失、不引入二次污染、无需后续处理以及可重复使用等优点，具有广阔的市场商业前景。
过渡金属负载催化剂一般采用过渡金属及其氧化物和具有大比表面积的孔材料作为催化剂的活性组分和载体，在载体的选择上常用的有Al2O3、分子筛、TiO2、沸石、活性炭等。
然而，现有方法中所用载体的负载量并不十分理想，而这也在很大程度上进一步影响了催化反应的效率;同时，现有技术中的负载催化剂稳定性较差，在催化反应过程中容易产生负载过渡金属的流失，导致负载催化剂无法重复利用，这也大大增加了催化处理的成本。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂的制备方法，所述方法制备流程便捷，适宜大规模工业化生产，同时还能够提高所制得的催化剂的催化效率和稳定性。
本发明的第二目的在于提供一种用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂，本发明过渡金属催化剂具有较好的催化剂效率以及稳定性，易于分离，且重复使用率高。
本发明的第三目的在于提供一种臭氧催化高级氧化处理污水方法，本发明方法中使用本发明过渡金属催化剂臭氧催化进行污水处理，具有水体处理效果好、处理效率高等优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
将过渡金属盐溶解，然后加入改性活性炭，避光条件下振荡浸渍;过滤除去浸渍液，并在气体保护条件下烘干;在空气气氛下焙烧，并在冷却后筛分除去残渣，即得过渡金属催化剂;
优选的，所述振荡浸渍的时间为8～12h，温度为20～25℃，转速为200～300r/min;
优选的，所述烘干的温度为100～110℃;
优选的，所述焙烧为：由室温逐渐升温至450～500℃，并保温4～5h，然后冷却至室温。
可选的，本发明中，所述过渡金属盐为过渡金属硝酸盐;优选的，所述过渡金属盐为Cu(NO3)2·3H2O和Fe(NO3)3·9H2O。
可选的，本发明中，所述过渡金属催化剂的活性组分为CuO和Fe3O4。
可选的，本发明中，所述活性组分的总负载量为20～25wt%;优选的，CuO和Fe3O4的负载量的比例为(1～2)：(1～2)。
可选的，本发明中，所述浸渍为等体积浸渍。
可选的，本发明中，所述改性活性炭的制备方法包括如下步骤：向EDTA溶液中加入活性炭，然后进行振荡;将经过酸浸的活性炭以去离子水反复冲洗，至活性炭表面pH=7;将清洗后活性炭烘干，即得到改性活性炭。
可选的，本发明中，所述EDTA溶液的浓度为0.1～0.5mol/L;优选的，所述EDTA溶液的浓度为0.2～0.3mol/L。
可选的，本发明中，所述活性炭的目数为20～50目;优选的，所述活性炭的目数为25～35目。
同时，本发明还提供了由本发明方法所制得的用于臭氧催化高级氧化处理污水的过渡金属催化剂。
进一步的，本发明还提供了一种臭氧催化高级氧化处理污水的方法，所述方法中使用本发明所述的过渡金属催化剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明制备方法操作步骤简便，适于大规模工业化制备负载催化剂，同时还能够提高负载率以及催化剂的稳定性和催化效率;
(2)本发明催化剂具有良好的催化效率，而且重复使用率高，能够有效催化臭氧通过高级氧化处理污水。
