用于污水處理的催化臭氧氧化的雙稀土元素摻雜的負載型催化劑的制備
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化臭氧氧化降解廢水有機物的催化劑，具體是將一種負載有雙稀土元素的金屬氧化物催化劑的活鋁載體放入充滿廢水的反應裝置，并通入一定流量的臭氧氣體，在催化劑的催化作用下降解水中有機物。
【背景技術(shù)】
[0002]大規(guī)模廢水中有毒且難以生物降解的化合物，需要用非生物降解處理技術(shù)去除，臭氧催化氧化法就是其中之一，其目的是將這些難降解的有害物質(zhì)氧化成二氧化碳、水和無機物或至少也要氧化成無害的物質(zhì)；然而難降解的污染物具有高化學穩(wěn)定性，很難單獨應用臭氧氧化技術(shù)將有機物徹底分解為0)2和Η 20，達到一個較高的C0D去除效果。多相催化臭氧氧化技術(shù)克服了單獨臭氧氧化能力較低、有毒副產(chǎn)物生產(chǎn)的問題，是一種很有應用前景的高級氧化水處理技術(shù)，主要以負載在載體上的金屬或金屬氧化物為催化劑，且載體多以A1203為主，其具有反應條件好，催化污染小，催化劑壽命高，經(jīng)濟、使用方便等優(yōu)點，得到很多科研人員的關(guān)注。Dong[Applied Catalysis B: Environmental, 2009, 85(3):155-161.]發(fā)現(xiàn)Mn02納米線具有高的催化活性，與單獨臭氧催化相比，非均相催化臭氧氧化對苯酸的去除率提高兩倍以上；Cooper和Burch[Water research, 1999, 33(18):3695-3700.]研究發(fā)現(xiàn)A1203除了作為催化劑載體外，同樣具有催化活性，能夠提高草酸的分解效率；常用的催化劑負載制備方法有沉淀法、浸漬法、離子交換法等，Karpel[NewJournal of Chemistry, 2000, 24(4): 229-233.]發(fā)現(xiàn)不同制備方法制備的相同催化劑效果同樣存在差別，通過浸漬法在載體表面沉積的金屬釕比采用離子交換法制得的催化劑催化效果更佳，對丁二酸的降解效率更高；而且浸漬法的適用范圍更廣泛，可以制備不同組分的催化劑，主要為金屬-負載型催化劑或金屬氧化物-負載型催化劑，其基本操作過程為將載體浸泡在含有活性組分的可溶性化合物溶液中，一定時間后濾出過剩的溶液，再經(jīng)干燥、焙燒和活化制得成品催化劑，該方法簡單易行、高效。但往往單組分金屬氧化物的催化效率較低，深度處理廢水效果不佳。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:克服單獨臭氧氧化能力較低、有毒副產(chǎn)物生產(chǎn)的問題，采用雙稀土元素摻雜的金屬氧化物催化劑催化臭氧氧化水中有機物，不僅能提高有機物的礦化效率，同時負載型催化劑可回收重復利用，具有工程應用前景。
[0004]本發(fā)明的反應裝置簡易結(jié)構(gòu)如附圖1所示。臭氧氣體經(jīng)進氣管1通過多孔布氣板均勻分布于反應柱中，臭氧氣體與反應裝置中廢水6進行氧化反應，剩余臭氧氣體經(jīng)出氣管2進入尾氣吸收裝置；其中3為進水口，4為出水口。
[0005]具體是將一種負載有雙稀土元素的金屬氧化物催化劑的活鋁載體放入充滿廢水的反應裝置，并通入一定流量的臭氧氣體，在催化劑的催化作用下降解水中有機物。
[0006]—種用于深度污水處理的催化臭氧氧化的雙稀土元素摻雜的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
(1)配置一定濃度的硝酸鹽溶液，配置相同濃度的稀土硝酸鹽溶液；
(2)量取一定體積的硝酸鹽溶液或硝酸錳/硝酸鈷、硝酸錳/硝酸鐵、硝酸錳/硝酸銅混合溶液、兩種稀土硝酸鹽溶液相互混合均勻，稱取一定質(zhì)量的活鋁載體倒入混合溶液中密封，靜置取出，常溫下晾干；
(3)將干燥的前驅(qū)體放入馬弗爐中在一定溫度下煅燒，得到負載型含有稀土元素的催化劑；
(4)將催化劑裝入反應裝置內(nèi)，并通過蠕動栗控制進出水量，在反應器內(nèi)停留一段時間；通入臭氧氣體，調(diào)節(jié)臭氧氣體流量，與有機物及催化劑充分接觸，完成催化臭氧化反應。
[0007]其特征在于，所述的一定濃度為0.3~2mol/L0
[0008]所述的硝酸鹽溶液為硝酸鈷、硝酸錳、硝酸鎳、硝酸鐵中的一種或硝酸錳/硝酸鈷、硝酸錳/硝酸鐵、硝酸錳/硝酸銅混合溶液中的一種。
[0009]所述的稀土硝酸鹽溶液為硝酸鑭、硝酸釔的一種或兩種。
[0010]所述的載體活鋁質(zhì)量為50~100g。
[0011 ] 所述的煅燒溫度為300~500°C。
[0012]所述的水樣停留時間為30~60min。
[0013]本發(fā)明采用負載有雙稀土元素的金屬氧化物催化劑的活鋁作為催化劑催化臭氧氧化水中有機物，提高臭氧氧化效率，具有制備工藝簡單，易放大，制備周期短等特點，適合大規(guī)模應用生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0014]圖1為實施例1中反應裝置簡易結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為實施例1中負載型催化劑的SEM圖。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明:本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下屬的實施例。
[0016]實施例1:
分別配置lmol/L的硝酸錳、硝酸鑭、硝酸釔溶液；量取90mL的硝酸錳溶液，5mL硝酸鑭溶液，5mL硝酸釔溶液相互混合均勻，稱取100g活鋁載體倒入混合溶液中密封，靜置6h取出，常溫下晾干；將干燥的前驅(qū)體放入馬弗爐中在350攝氏度下煅燒4h，得到負載型含有稀土元素的催化劑；將煅燒之后的催化劑裝入反應裝置內(nèi)，并通過蠕動栗調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，控制進出水量，使得水樣在反應器內(nèi)停留30min ;通入臭氧氣體，與有機物及催化劑充分接觸，完成催化臭氧化反應。結(jié)果表明:廢液pH值為7~8，臭氧流量20g/h，催化劑投加量8g，反應時間30min，臭氧催化氧化對C0D去除率達到68.52%。
[0017]實施例2:
分別配置lmol/L的硝酸錳、硝酸鑭、硝酸鈰溶液；量取9