CN104525206B - 一种去除废水中cod的多孔臭氧催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去除废水中COD的多孔臭氧催化剂的制备方法，所述多孔性臭氧催化剂采用一种或多种金属催化氧化物和无机材料及有机材料经混合、成型、干燥、烧结工艺制备而成。本发明制备的多孔性臭氧催化剂应用于含有有机废物如COD废水中的有机分子，具有高选择性和高效臭氧氧化的特点，该催化剂使用量小并且使用寿命长，可以广泛应用于工农业废水或生活污水废水中的COD臭氧氧化处理并极大的提高臭氧氧化效率，处理后的废水中的COD可以降低到30mg/L达到国家的一级排放标准。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除废水中COD的多孔臭氧催化剂及其制备方法。
背景技术
目前，世界的工业化进程产生了大量的含COD的工业、农业、渔业和生活液体废水。常用的生化处理难以将COD降到目前国家规定的排放标准。臭氧氧化常被用来将生化难以处理的COD进一步降低，但臭氧氧化COD的效率有限并且运行成本高。
为了克服这些问题，一些臭氧氧化催化剂已被用来提高臭氧氧化的效率，但是常常效果不明显。
发明内容
本发明为了解决现有技术的上述不足，提出了一种去除废水中COD的多孔臭氧催化剂的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种去除废水中COD的多孔臭氧催化剂的制备方法，其多孔臭氧催化剂由孔径可控的多孔性材料基体构成，所述多孔性材料基体由金属氧化物、无机材料、有机材料经下列步骤制备而成：
1）称取一定量的金属氧化物、无机材料、有机材料置入球磨罐内，加入水和分散剂，进行混合球磨制浆；
2）再将上述浆料通过轧浆、捏揉或喷雾干燥将该材料制成泥粉；
3）将所得的泥粉通过挤压机挤压成球或者机械滚动成球；
4）将所得的球状材料放入烘箱内干燥，干燥至水分低于0.8%；
5）最后将干燥后的球状材料放入电炉内进行烧结，从而制得所需产物。
其中，进一步地，所述金属氧化物为Al2O3, SnO, Sb2O3, Fe2O3, FeO，CuO，CuO，TiO2，NiO，MnO，Mn2O3，V2O5，MgO, Cr2O3中的一种或多种的混合物。
进一步地，所述的金属氧化物占总量的重量百分比为2-45%。
进一步地，所述的无机材料为钾长石、膨润土、石英粉、方解石、滑石粉、石墨粉、三聚磷酸钠、煤粉、铝矾土、有机聚合物材料中的一种或多种的混合物。
进一步地，所述的有机化合物为淀粉、碳粉或煤炭。
进一步地，在所述的步骤5）中，电炉的温度控制在500-1350℃，且在还原或者氧化气氛中烧结。
按照上面的制备方法所制备的多孔臭氧催化剂的粒径为0.1 -300mm，孔隙率为20-80%，孔径为1nm-3000 nm，比表面积为0.1-1000㎡/g。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的应用于去除废水中COD的多孔臭氧催化剂具有对COD的高选择性和臭氧氧化效率高、催化剂本身化学稳定性好、机械强度高、并且具有使用寿命长的特点，可以广泛应用于工业废水处理、矿山冶炼、电镀、电子生产、印染制衣行业中，也可应用于城市污水、河流、湖泊和其他地下水的治理，特别适用于对含COD浓度较低的废水进行深度处理，使处理水中的COD可以达到国家一级排放标准或者30mg/L。
具体实施方式
下面对发明进行详细的说明。
实施例1：
多孔臭氧催化剂的制备：称取氧化铜0.6千克、钾长石1千克、膨润土50千克、石英粉2千克、方解石0.5千克、滑石粉0.5千克、石墨粉2.5千克，再加水、球、分散剂，分散剂为三聚磷酸钠，它们配比为料∶水∶球∶分散剂=1∶0.8∶2∶0.003，然后一起放入球磨罐里面进行球磨18小时；把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干；把干燥完成的泥粉通过挤压机进行成型成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成；
实施例2：
多孔臭氧催化剂的制备：称取称取Fe2O3 1千克、氧化锡100克、氧化钴100克、氧化铜100克、氧化镍200克、氧化锰200克、钾长石3千克、膨润土5千克、石英粉3千克、方解石1.5千克、石墨粉3.5千克，然后再加水、球，它们配比为料∶水∶球=1∶0.8∶2，一起放入球磨罐里面进行球磨18小时；把球磨完成的浆料过300目筛网，倒入不锈钢盘内，然后一起放入烘箱进行烘干；把干燥完成的泥粉通过机械滚动成球，把球放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8%，最后使用电炉烧成。从而合成多孔臭氧催化剂材料。该多孔臭氧催化剂的比表面为210m2/g, 平均孔径为20nm。
实施例3：
实验废水：垃圾渗滤液浓缩液1
实验装置：氧气罐、臭氧发生器、玻璃柱、水泵。
催化材料：200g实施例1的催化材料
实验步骤：
1）取1300ml浓缩液装柱，开启氧气阀门，控制气压为0.2MPa。
2）打开臭氧发生器开关，控制流量为0.5L.min，电流为0.2A。
3）打开水泵，开启回流。
4）每隔一个小时取一次样
实验结果如下表1：
表1
| 时间/ h | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 催化材料+臭氧 | 4780 | 1350 | 1260 | 980 | 1050 | 984 |
| 单纯臭氧 | 4972 | 3778 | 2860 | 1611 | 1560 | 1483 |
得出结论：本发明的催化材料对于渗滤液浓缩COD的氧化速率在第一个小时是单纯臭氧氧化速率的2.87倍。
实施例4：
实验废水：垃圾渗滤液浓缩液2
实验装置：氧气罐、臭氧发生器、玻璃柱、水泵。
催化材料：200g实施例2的催化材料
实验步骤：
1）取1300ml浓缩液装柱，开启氧气阀门，控制气压为0.2Mpa；
2） 打开臭氧发生器开关，控制流量为0.5L.min，电流为0.2A；
3）打开水泵，开启回流；
4）每隔一个小时取一次样。
实验结果如下表2：
表2
| 时间/ h | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 催化材料+臭氧 | 1500 | 761 | 556 | 347 | 170 | 153 |
| 单纯臭氧 | 1530 | 1028 | 750 | 361 | 181 | 156 |
得出结论：本发明的催化材料对于渗滤液浓缩COD的氧化速率在第一个小时是单纯臭氧氧化速率的1.47倍。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种去除废水中COD的多孔臭氧催化剂的制备方法，其多孔臭氧催化剂由孔径可控的多孔性材料基体构成，其特征在于：所述多孔性材料基体由金属氧化物、无机材料、有机化合物经下列步骤制备而成：
所述金属氧化物为Al2O3、SnO、Sb2O3、Fe2O3、FeO、CuO、TiO2、NiO、MnO、Mn2O3、V2O5、MgO、Cr2O3中的一种或多种的混合物；
所述的无机材料为钾长石、膨润土、石英粉、方解石、滑石粉、石墨粉、煤粉、铝矾土中的一种或多种的混合物；
所述的有机化合物为淀粉；
1)称取一定量的金属氧化物、无机材料、有机化合物置入球磨罐内，加入水和分散剂，进行混合球磨制浆；
2)再将上述浆料通过轧浆、捏揉或喷雾干燥将该材料制成泥粉；
3)将所得的泥粉通过挤压机挤压成球或者机械滚动成球；
4)将所得的球状材料放入烘箱内干燥，干燥至水分低于0.8％；
5)最后将干燥后的球状材料放入电炉内进行烧结，从而制得所需产物。
2.如权利要求1所述的去除废水中COD的多孔臭氧催化剂的制备方法，其特征在于：所述的金属氧化物占总量的重量百分比为2-45％。
3.如权利要求1所述的去除废水中COD的多孔臭氧催化剂的制备方法，其特征在于：在所述的步骤5)中，电炉的温度控制在500-1350℃，且在还原或者氧化气氛中烧结。
4.一种按权利要求1-3任一所述制备方法制成的多孔臭氧催化剂，其特征在于：所述制成的多孔臭氧催化剂的粒径为0.1-300mm，孔隙率为20-80％，孔径为1nm-3000nm，比表面积为0.1-1000m2/g。
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