申请日2010.07.19
公开(公告)日2010.11.24
IPC分类号C02F1/78; B01J23/10; B01J29/08
摘要
本发明提出了一种利用负载稀土氧化物的Y型沸石作为催化剂的臭氧化水处理方法，其特征在于将人工合成而又负载稀土氧化物的Y型沸石(又称分子筛)添加到臭氧化水处理体系中，搅拌条件下通入臭氧，进行臭氧化处理;负载过程并没有降低表面积，通常BET比表面积仍可达500m2g-1以上，并且负载后提高了表面羟基密度，有助于获得更好的催化性能。
翻译权利要求书
1.一种以负载稀土氧化物CeO2和La2O3的Y型沸石作为催化剂的臭氧化水处理方法，其特征在于：在臭氧化水处理的体系中，加入负载稀土氧化物CeO2和La2O3的Y型沸石作为催化剂，加快有机污染物的氧化降解，臭氧化处理完毕，通过静置、离心、过滤等方法，将负载稀土氧化物的Y型沸石分离出来，用于下一次的催化过程。
2.根据权利要求1所述的以负载稀土氧化物CeO2和La2O3的Y型沸石作为催化剂的臭氧化水处理方法，臭氧化水处理过程在5-35℃的室温条件下进行。
说明书
一种以负载稀土氧化物CeO2和La2O3的Y型沸石作为催化剂的臭氧化水处理方法
技术领域
本发明提出一种利用负载稀土氧化物的Y型沸石作为催化剂、催化臭氧化降解水中有机污染物、从而消除污染的水处理方法，属于环境催化和水处理领域。
背景技术
芳香类污染物是工业废水中常见的污染物，是石油化工、化学、制药等行业中常见的原材料，具有毒性大、难降解等特点。近来，关于水中芳香类有机污染物的化学降解方法的研究引起了广泛关注。
催化臭氧化作为方便实用的高级氧化技术，在水处理中具有重要的应用前景。催化臭氧化可以分为均相催化和多相催化，前者是溶液体系中的离子发挥催化作用，而后者是依靠固体催化剂表面发挥催化作用。同均相催化相比较，多相催化的一个优势是避免了溶解的离子带来的二次污染，因为许多金属离子也是环境有害的。为了提高臭氧化效率，人们开发了多种固体催化剂。然而从实际应用的角度来看，高效稳定的多相催化材料依然是比较少见的，开发活性高、性能稳定的臭氧化催化剂，对于提高催化臭氧化的实际应用价值是非常重要的。
发明内容
本发明的目的，是提供一种新型、稳定的催化材料及其使用方法，以提高催化臭氧化的实用价值。
Y型沸石材料是一类众所周知的多孔材料，被广泛应用为吸附材料或者催化剂载体，然而并未在臭氧化水处理中得到应用。我们已经提出将Y沸石作为臭氧化催化材料，研究了其使用方法，取得了良好的效果(中国专利，公开号：CN 101585577A)。在进一步的研究中发现，负载稀土氧化物的Y沸石在催化臭氧化中表现了更好的催化性能，因此本发明提出以负载稀土氧化物的Y型沸石作为催化剂、催化臭氧化降解水中有机污染物。
本发明的具体内容包括：
(1)提出了一种利用负载稀土氧化物的Y型沸石作为催化剂的臭氧化水处理方法，其特征在于将人工合成而又负载稀土氧化物的Y型沸石(又称分子筛)添加到臭氧化水处理体系中，搅拌条件下通入臭氧，进行臭氧化处理;
(2)臭氧化处理完毕，通过静置、离心、过滤等方法，将负载稀土氧化物的Y型沸石分离出来，用于下一次的催化过程;
上述臭氧化处理过程通常在5-35℃室温条件下进行，添加沸石与所处理水的质量相对比例通常在0.001-0.05之间。所用的Y型沸石可以是钠型的，也可以是经过离子交换后变为氢型的;所用的Y型沸石结构中硅铝的相对含量可以不同，在本发明的方法中负载稀土氧化物后都可以用作催化材料。本发明中负载的稀土氧化物是指CeO2和La2O3。
采用上述负载稀土氧化物的Y型沸石作为催化剂后，在相同的臭氧投入量情况下，对有机污染物的降解速率有所加快，矿化程度显著提高。具体提高程度与加入的催化剂相对比例以及反应条件(包括温度、搅拌速率、污染物浓度、臭氧投入量、水体pH等)有关。
与现有处理方法相比较，本发明提出的水处理方法具有显著的特点：
(1)负载稀土氧化物的Y型沸石是一类多孔材料，负载过程并没有降低表面积，通常BET比表面积仍可达500m2g-1以上，颗粒尺度较小(微米级别)，在水中具有较好的分散性，并且负载后提高了表面羟基密度，这对于提高催化性能是非常关键的。正是因为如此优势，在使用中较小的投入量即可取得较好的催化效果;
(2)负载稀土氧化物的Y型沸石具有较好的机械强度，在催化臭氧化条件下显示了较好的稳定性，重复使用多次，催化效果能够得到较好的保持，这对于其实际应用是另一个关键因素。
(3)负载稀土氧化物的Y型沸石对水中苯酚的吸附性能非常微弱，其催化作用主要来自沸石表面促进臭氧分子的分解，因此污染物分子对其影响非常小，这也是其稳定性好的原因之一。
(4)负载稀土氧化物的Y型沸石材料目前已经实现商品化，价格相对便宜，为其实用提供了重要的保障。
