本發(fā)明屬于廢水處理，具體涉及一種臭氧氧化催化劑的制備方法、催化劑及其使用方法和利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法。

背景技術(shù)：

1、臭氧催化氧化技術(shù)是一種常用的去除廢水中有機(jī)物的處理技術(shù)。臭氧催化氧化技術(shù)的要點(diǎn)在于使溶解在水中的臭氧被催化劑吸附后，并在催化劑的作用下，生成強(qiáng)氧化能力的羥基自由基。同時(shí)，催化劑吸附廢水中的有機(jī)物，所生成的羥基自由基與被催化劑所吸附的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到處理廢水的目的。因此，該類催化劑對(duì)臭氧、有機(jī)物等的吸附能力的大小是決定臭氧催化氧化能否順利、高效進(jìn)行的關(guān)鍵。然而，現(xiàn)有技術(shù)中所提供的該類催化劑所具有的吸附能力逐漸不能滿足處于不斷發(fā)展中的廢水處理領(lǐng)域的相關(guān)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種臭氧氧化催化劑的制備方法、催化劑及其使用方法和利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法。

2、根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種臭氧氧化催化劑的制備方法。

3、所述臭氧氧化催化劑的制備方法包括以下步驟：

4、(1)將干燥后的油泥在惰性氣氛中進(jìn)行第一次熱解，得到第一碳粉；

5、(2)使所述第一碳粉與活化劑相混合并發(fā)生活化，得到第一過(guò)渡產(chǎn)物；

6、(3)將所述第一過(guò)渡產(chǎn)物在惰性氣氛中進(jìn)行第二次熱解，得到第二碳粉；

7、(4)將所述第二碳粉與尿素相混合，得到第二過(guò)渡產(chǎn)物；

8、(5)將所述第二過(guò)渡產(chǎn)物于惰性氣氛中進(jìn)行第三次熱解，得到臭氧氧化催化劑。

9、作為對(duì)上述技術(shù)方案的拓展，本發(fā)明還提供了以下實(shí)施例：

10、在所述步驟(1)中，干燥后的油泥在惰性氣氛中進(jìn)行第一次熱解后得到第三過(guò)渡產(chǎn)物，將所述第三過(guò)渡產(chǎn)物用稀酸進(jìn)行清洗后，得到第一碳粉。

11、在所述步驟(2)中，所述第二碳粉與活化劑的質(zhì)量之比為1:3～3:1。

12、在所述步驟(4)中，所述第二碳粉與尿素的質(zhì)量之比為1:0.2～0.6。

13、在所述步驟(5)中，所述第二過(guò)渡產(chǎn)物于惰性氣氛中進(jìn)行第三次熱解時(shí)的升溫速度控制在5-10℃/min。

14、在所述步驟(5)之后包括對(duì)所述臭氧氧化催化劑進(jìn)行親水處理的步驟(6)，所述步驟(6)包括：

15、1)將所述臭氧氧化催化劑與第一粘結(jié)劑相混合后，加入適量的水得到第一糊狀物，所述第一粘結(jié)劑為水溶性有機(jī)物；

16、2)以所述第一糊狀物為原料進(jìn)行造粒作業(yè)，得到第一顆粒，將所述第一顆粒烘干后，得到具有親水功能的臭氧氧化催化劑。

17、在所述步驟(5)之后包括對(duì)所述臭氧氧化催化劑進(jìn)行疏水處理的步驟(7)，所述步驟(7)包括：

18、3)將所述臭氧氧化催化劑與第二粘結(jié)劑相混合后，加入適量的水得到第二糊狀物，所述第二粘結(jié)劑為疏水性有機(jī)物；

19、4)以所述第二糊狀物為原料進(jìn)行造粒作業(yè)，得到第二顆粒，將所述第二顆粒進(jìn)行熱處理后，得到具有疏水功能的臭氧氧化催化劑。

20、所述第一粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉和/或海藻酸鈉。

21、所述第二粘結(jié)劑為聚四氟乙烯溶液。

22、在所述步驟4)中的熱處理包括兩個(gè)階段，第一階段的處理溫度范圍為300～400℃，第二階段的處理溫度范圍為100～120℃。

23、所述第一次熱解、所述第二次熱解和所述第三次熱解的熱解溫度范圍均為500～700℃。

24、所述稀酸包括稀鹽酸或者稀醋酸。

25、所述活化劑包括koh、na2co3、fecl3、zncl2和k2co3中的一種或者兩種以上的混合物。

26、根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種催化劑。

27、所述催化劑利用如上所述的臭氧氧化催化劑的制備方法所制得。

28、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種催化劑的使用方法。

29、所述催化劑的使用方法包括以下步驟：

30、將根據(jù)如上所述的催化劑分層堆疊排布使用。

31、作為對(duì)上述技術(shù)方案的拓展，本發(fā)明還提供了以下實(shí)施例：

32、若干層具有親水功能的催化劑整體堆疊于若干層具有疏水功能的催化劑之上或之下使用。

33、具有親水功能的催化劑與具有疏水功能的催化劑分層間隔堆疊排布使用。

34、具有親水功能的催化劑與具有疏水功能的催化劑具有不同的外徑。

35、根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法。

36、所述利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法中的廢水處理裝置包括：

37、塔體和設(shè)置在所述塔體內(nèi)的處理單元，在所述塔體的上部設(shè)置有進(jìn)水口，在所述塔體的下部設(shè)置有出水口，所述處理單元位于所述進(jìn)水口和所述出水口之間，其中，所述處理單元包括：浮閥塔板、進(jìn)氣總成以及加載有如上所述的催化劑的催化塔板，所述浮閥塔板位于所述進(jìn)氣總成的上方，所述催化塔板位于所述進(jìn)氣總成的下方。

38、作為對(duì)上述技術(shù)方案的拓展，本發(fā)明還提供了以下實(shí)施例：

39、所述催化塔板包括支撐板，在所述支撐板上加載有所述的催化劑，所述催化劑按照如上所述的催化劑的使用方法而使用。

40、所述催化塔板包括第一折流板，所述第一折流板的一個(gè)側(cè)邊與所述支撐板連接，所述折流板與所述支撐板之間的夾角α的數(shù)值范圍為：0°＜α≤90°。

41、本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

42、1、根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所制備的臭氧氧化催化劑具有豐富的微孔和更大的比表面積，且含有更多的吡啶-n，從而具有更多的活性位點(diǎn)，進(jìn)而使得該臭氧氧化催化劑對(duì)臭氧和廢水中的有機(jī)物具有了更強(qiáng)的吸附能力，最終增強(qiáng)了廢水處理過(guò)程中臭氧催化氧化的效率，尤其是對(duì)氣田采出水中的cod具有更突出的催化氧化效果；

43、2、根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案在制備出的具有更強(qiáng)吸附能力的臭氧氧化催化劑的基礎(chǔ)上，還可制備出具有親水性和疏水性的的臭氧氧化催化劑，從而既可以充分吸收溶解在廢水中的臭氧，又可以吸附未溶解在廢水中的臭氧，從而能夠充分利用臭氧來(lái)氧化廢水中的有機(jī)物，進(jìn)而提高了臭氧的利用率；

44、3、根據(jù)本發(fā)明的催化劑的使用方法，通過(guò)將催化劑按照一定的方式分層堆疊使用，有助于充分發(fā)揮催化劑對(duì)臭氧的催化氧化能力，進(jìn)而提高了對(duì)廢水的處理能力；

45、4、根據(jù)本發(fā)明的利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法，利用了根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案所制備的臭氧氧化催化劑，從而具有較高的臭氧利用率和高效率的臭氧催化氧化水平。另外，該廢水處理方法能夠增強(qiáng)處理過(guò)程中的傳質(zhì)效果，提高了廢水的處理效率；

46、5、根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案利用了廢棄物油泥來(lái)制備臭氧氧化催化劑，實(shí)現(xiàn)了廢棄物的再利用，降低了廢水處理的成本，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)特征：

1.一種臭氧氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：在所述步驟(1)中，干燥后的油泥在惰性氣氛中進(jìn)行第一次熱解后得到第三過(guò)渡產(chǎn)物，將所述第三過(guò)渡產(chǎn)物用稀酸進(jìn)行清洗后，得到第一碳粉。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：在所述步驟(2)中，所述第一碳粉與活化劑的質(zhì)量之比為1:3～3:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：在所述步驟(4)中，所述第二碳粉與尿素的質(zhì)量之比為1:0.2～0.6。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：在所述步驟(5)中，所述第二過(guò)渡產(chǎn)物于惰性氣氛中進(jìn)行第三次熱解時(shí)的升溫速度控制在5～10℃/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：在所述步驟(5)之后包括對(duì)所述臭氧氧化催化劑進(jìn)行親水處理的步驟(6)，所述步驟(6)包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：在所述步驟(5)之后包括對(duì)所述臭氧氧化催化劑進(jìn)行疏水處理的步驟(7)，所述步驟(7)包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：所述第一粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉和/或海藻酸鈉。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：所述第二粘結(jié)劑為聚四氟乙烯溶液。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：在所述子步驟4)中的熱處理包括兩個(gè)階段，第一階段的處理溫度范圍為300～400℃，第二階段的處理溫度范圍為100～120℃。

11.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：所述第一次熱解、所述第二次熱解和所述第三次熱解的熱解溫度范圍均為500～700℃。

12.根據(jù)權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：所述稀酸包括稀鹽酸或者稀醋酸。

13.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的臭氧氧化催化劑的制備方法，其特征在于：所述活化劑包括koh、na2co3、fecl3、zncl2和k2co3中的一種或者兩種以上的混合物。

14.一種催化劑，利用根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的臭氧氧化催化劑的制備方法所制得。

15.一種催化劑的使用方法，包括以下步驟：將根據(jù)權(quán)利要求14所述的催化劑分層堆疊排布使用。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的催化劑的使用方法，其特征在于：若干層具有親水功能的催化劑整體堆疊于若干層具有疏水功能的催化劑之上或之下使用。

17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的催化劑的應(yīng)用方法，其特征在于：具有親水功能的催化劑與具有疏水功能的催化劑分層間隔堆疊排布使用。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的催化劑的應(yīng)用方法，其特征在于：具有親水功能的催化劑與具有疏水功能的催化劑具有不同的外徑。

19.一種利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法，所述廢水處理裝置包括：

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法，其特征在于：所述催化塔板包括支撐板，在所述支撐板上加載有所述催化劑，所述催化劑按照權(quán)利要求15至18中任一項(xiàng)所述的催化劑的使用方法而使用。

21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法，其特征在于：所述催化塔板包括第一折流板，所述第一折流板的一個(gè)側(cè)邊與所述支撐板連接，所述折流板與所述支撐板之間的夾角α的數(shù)值范圍為：0°＜α≤90°。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種臭氧氧化催化劑的制備方法、催化劑及其使用方法和利用廢水處理裝置進(jìn)行的廢水處理方法。所述臭氧氧化催化劑的制備方法包括以下步驟：將干燥后的油泥在惰性氣氛中進(jìn)行第一次熱解，得到第一碳粉；使所述第一碳粉與活化劑相混合并發(fā)生活化，得到第一過(guò)渡產(chǎn)物；將所述第一過(guò)渡產(chǎn)物在惰性氣氛中進(jìn)行第二次熱解，得到第二碳粉；將所述第二碳粉與尿素相混合，得到第二過(guò)渡產(chǎn)物；將所述第二過(guò)渡產(chǎn)物于惰性氣氛中進(jìn)行第三次熱解，得到臭氧氧化催化劑。根據(jù)本發(fā)明所制得的臭氧氧化催化劑對(duì)臭氧和有機(jī)物具有更強(qiáng)的吸附能力，從而能夠更加高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水的處理。

技術(shù)研發(fā)人員：司艷曉,譚文捷,胡長(zhǎng)朝,李偉,丁鵬元,王莉莉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)石油化工股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19