陶基質(zhì)催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于臭氧催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種陶基質(zhì)催化劑及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水是自然界一切生命賴以生存的不可缺少的物質(zhì)，也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和 環(huán)境改善不可替代的最寶貴的自然資源，也是社會發(fā)展不可缺少的重要資源。我國人均水 資源占有量僅為2300m3，只有世界人均占有量的1/4，排在世界的121位，是全球13個人均水 資源最貧乏的國家之一。
[0003] 由于人類的生產(chǎn)和生活活動，將大量的生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)回流水及其他廢 棄物未經(jīng)任何處理就直接排入水體，造成湖泊、江、河、海及地下水資源的污染。越來越嚴(yán)重 的水污染問題不僅降低水體的使用狀況，同時加劇了水資源短缺的矛盾，使得水資源保護(hù) 顯得尤為重要。
[0004] 目前常用的廢水處理技術(shù)有三大類，分別是物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理 法。
[0005] 臭氧氧化技術(shù)具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)快、原材料易得、使用方便、能就地生產(chǎn)使用、 無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛運(yùn)用于廢水的處理中。臭氧能將不飽和的發(fā)色基團(tuán)的化學(xué)鍵打 開，將大分子有機(jī)物氧化分解成分子量小的有機(jī)醛和酸等，從而達(dá)到脫色和降解有機(jī)物的 目的。臭氧氧化技術(shù)在廢水處理領(lǐng)域的應(yīng)用具有較好的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益，但是由于臭 氧的利用率不高，氧化效率低，使得處理成本較大，限制了臭氧氧化技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。
[0006] 催化臭氧氧化是通過催化劑的作用，提高臭氧的氧化能力，使有機(jī)物在較短的時 間內(nèi)降解、礦化成二氧化碳、水和無機(jī)物，或者氧化成無害的物質(zhì)。催化臭氧化技術(shù)按所用 催化劑的相態(tài)可分為均催化臭氧化和非均相催化臭氧化兩大類。均相催化臭氧氧化選用過 渡金屬，如Mn(II)、Ni(II)、Fe(II)、Co(II)、Cd(II)、Cu(II)、Ag(I)、Cr(III)、Zn(II)等金屬 離子作為催化劑。
[0007] 非均相催化臭氧氧化法是采用固體催化劑來催化臭氧氧化的方法。與均相催化臭 氧氧化法相比，非均相催化臭氧氧化法具有催化劑易于回收，處理成本較低，二次污染較小 等優(yōu)點(diǎn)，因而日益受到人們的重視。
[0008] 本發(fā)明提供一種陶基質(zhì)催化劑，以固態(tài)形式存在，易于分離，避免了催化劑的流 失，從而降低了廢水處理成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明要解決的問題之一是提供一種陶基質(zhì)催化 劑。
[0010] 本發(fā)明要解決的問題之二是提供上述陶基質(zhì)催化劑的制備方法。
[0011] 本發(fā)明目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0012] -種陶基質(zhì)催化劑的制備方法，將高錳酸鉀水溶液、硫酸錳水溶液與載體混合，高 溫?zé)Y(jié)；
[0013] 所述載體由下述重量份原料混合而成：高嶺土40-60份、膨潤土20-40份、尖晶石 10-30份、膨化劑10-30份。
[0014] 優(yōu)選地，
[0015]所述膨化劑為碳酸鈉、碳酸氫銨和碳酸鈣的混合物，所述碳酸鈉、碳酸氫銨、碳酸 鈣的質(zhì)量比為（1_3): (1-3): (1-3)。
[0016] 所述載體、高錳酸鉀和硫酸錳的質(zhì)量比為1:(0.003-0.005): (0.006-0.008)。
[0017] 所述高溫?zé)Y(jié)為在1150-1200°C燒結(jié)，燒結(jié)時間為2-10小時。
[0018] 本發(fā)明還提供了一種陶基質(zhì)催化劑，采用上述方法制備而成。
[0019] 該陶基質(zhì)催化劑既可單獨(dú)對水進(jìn)行處理，也可與其他方法聯(lián)用。臭氧經(jīng)過該陶基 質(zhì)催化劑催化以后，能更有效地去除水中有機(jī)污染物，其氧化能力有明顯的提高，從而降低 了臭氧的投加量，節(jié)省了運(yùn)行成本;通過制備表層具有豐富微孔的負(fù)載二氧化錳的陶基質(zhì) 催化劑，可以極大地提高催化劑利用率，降低催化劑的生產(chǎn)成本，減少催化劑流失率，防止 二次污染。
[0020] 本發(fā)明的機(jī)理為：
[0021 ]載體生產(chǎn)的原料都是粉末狀原料，生產(chǎn)過程中必須通過與水混合，形成載體坯料， 經(jīng)燒結(jié)而形成載體。本發(fā)明將具有臭氧催化活性的高錳酸鉀和硫酸錳溶于水中，得到高錳 酸鉀和硫酸錳的水溶液，用來代替制造載體坯料的水，而制得載體坯料，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)，得到 負(fù)載二氧化錳陶基質(zhì)催化劑。
[0022] 使用高錳酸鉀和硫酸錳溶液作為粘結(jié)劑，由于其物料相近，因此其附著強(qiáng)度高，使 余下載體原料附著于載體原料核表面，得到粒徑增大的載體。
[0023] 高錳酸鉀和硫酸錳同時加入，一部分直接進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，形成微小的二氧化錳，附 著在載體上，一部分殘留的高錳酸鉀和硫酸錳存在于載體中，高錳酸鉀自我較為不穩(wěn)定，慢 慢氧化還原生成二氧化錳，而硫酸錳溶液中的硫酸錳在溫度高于800°C時，分解為Mn02與二 氧化硫等氣體，氣體隨加熱爐的尾氣經(jīng)處理后排放。而分解形成的Mn02顆粒細(xì)小，均勻分布 于陶粒中，提高了 Mn02活性組分的利用率。
[0024] 本發(fā)明通過把高錳酸鉀和硫酸錳溶于水中，作為粘結(jié)劑，與載體混合形成載體胚 料;高錳酸鉀經(jīng)過與硫酸錳反應(yīng)，以及自我氧化還原，生成二氧化錳，硫酸錳在高溫下分解 為Mn02、二氧化硫等氣體，氣體隨加熱爐的尾氣經(jīng)處理后排放，而分解形成的Mn02顆粒細(xì) 小，均勻分布于載體中，提高了Mn02活性組分的利用率。由于催化劑的活性組分是以水溶液 和載體混合后負(fù)載在載體原料核上，由于其物料相近，因此其附著強(qiáng)度高，同時通過一次燒 結(jié)成型。
[0025] 本發(fā)明的陶基質(zhì)催化劑，以粉煤灰、高嶺土作為載體，制備出高效催化臭氧氧化的 催化劑，以提高臭氧的利用率和臭氧對難分解有機(jī)物的降解率，本發(fā)明的陶基質(zhì)催化劑以 固體形式存在，易于分離，避免了催化劑的流失，從而降低了廢水處理成本，具有成本低廉、 高催化性能、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，用于催化臭氧氧化深度處理廢水，使廢水達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)，且 降低處理成本，蘊(yùn)含著巨大的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有較深遠(yuǎn)的社會發(fā)展的意義和實(shí)用 價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，以下所述，僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施 例而已，并非對本發(fā)明做其他形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示 的技術(shù)內(nèi)容加以變更為同等變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明 的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以下實(shí)施例所做的任何簡單修改或等同變化，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。 [0027]實(shí)施例各原料介紹：
[0028]高錳酸鉀，CAS 號：7722-64-7。
[0029] 硫酸錳，CAS 號：7785-87-7。
[0030] 高嶺土，CAS 號：1332-58-7。
[0031] 碳酸鈉 ，CAS 號：497-19-8。
[0032]碳酸氫銨，CAS 號：1066-33-7。
[0033] 碳酸鈣，CAS 號：471-34_1。
[0034] 膨潤土，CAS號：1302-78-9。
[0035] 尖晶石，CAS 號：12068-51-8。
[0036] 實(shí)施例1
[0037]載體:取高嶺土 5kg、膨潤土 3kg、尖晶石2kg、碳酸鈉0.6kg、碳酸氫銨0.6kg、碳酸鈣 0.6kg混合均勾即得。
[0038] 陶基質(zhì)催化劑的制備方法，包含以下具體步驟：
[0039] (1)將高錳酸鉀和硫酸錳分別溶于水中，分別得到高錳酸鉀水溶液和硫酸錳水溶 液，其中高錳酸鉀水溶液中高錳酸鉀的濃度為5wt %，硫酸錳水溶液中硫酸錳的濃度為 IOwt % 〇
[0040] (2)取載體總量的50wt %通過糖衣制備機(jī)制備得到粒徑為2.5mm的陶粒原料核;取 高錳酸鉀水溶液0.944kg(即高錳酸鉀加入量為0.0472kg)、硫酸錳水溶液0.826kg(即硫酸 錳加入量為0.0826kg)與剩余50wt %載體混合均勻，得到混合物;然后將混合物加入到制備 有陶粒原料核的糖衣制備機(jī)中與陶粒原料核混合，混合物附著于上述陶粒原料核上，生