CN112264030A - 一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于污水处理领域，公开了一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂，其特征在于：所述臭氧催化处理剂包括硅藻土基多孔填料和负载在多孔填料中的过渡金属氧化物和稀土氧化物；所述过渡金属氧化物为氧化钛、氧化镍中的一种；所述稀土氧化物为氧化镧或氧化钇。该臭氧催化剂可提高水体COD的去除率，同时，还公开了该臭氧催化处理剂的制备方法。

Description

一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂及其制备方法
技术领域
本发明污水处理领域，具体为一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂及其制备方法。
背景技术
在各种污水处理工艺中，有机物的去除现有技术中有采用臭氧进行处理，臭氧会产生活性羟基，会使有机物分解，降低水体中的有机物含量。
CN201910280822.2公开了一种臭氧-负载型催化剂协同反应的污水处理方法。该方法包括如下步骤：(1)在待处理污水中投入混凝剂和助凝剂并搅拌，形成含微絮团的水体；(2)向经步骤(1)处理后的含微絮团的水体中通入高密度纳米气泡，用刮泥机除去微絮团，与水体分离；(3)将步骤(2)中分离得到的水体输送入催化氧化塔，利用射流器将臭氧与催化氧化塔的高压回水混合，进入催化氧化塔，循环投加臭氧，在常温常压下进行催化氧化反应；催化氧化塔中装填的催化剂为活性组分为过渡金属氧化物，载体为氧化铝和/或陶粒的负载型催化剂。
但是其存在的问题是：如何提高水体COD的去除率。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂及其制备方法，该臭氧催化剂可提高水体COD的去除率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂，所述臭氧催化处理剂包括硅藻土基多孔填料和负载在多孔填料中的过渡金属氧化物和稀土氧化物；
所述过渡金属氧化物为氧化钛、氧化镍中的一种；
所述稀土氧化物为氧化镧或氧化钇。
进一步地，所述硅藻土基多孔填料中含有1‰-3‰的纳米银粉。
同时，本发明还提供一种如上所述的臭氧催化处理剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备硅藻土基多孔填料：将硅藻土、碳粉、粘合剂、水混合后，球磨制粒；
步骤2：将颗粒送入高温电阻炉中进行煅烧，煅烧分为三个阶段：升温至300-350℃，保温1-2h，再升温至700-750℃，保温1-2h，最后缓慢降温至常温得到填料颗粒；
所述硅藻土、碳粉、粘合剂的重量比例分别为：100：3-5：5-10；
步骤3：将填料颗粒浸入含有过渡金属盐和稀土盐的溶液中，浸渍一段时间后取出并送入高温电阻炉中进行二次煅烧，煅烧温度为550-600℃。
进一步地，所述步骤1中还添加有相当于硅藻土、粘合剂总重的1‰-3‰的纳米银粉；所述步骤1中的碳粉为碳纳米管。
进一步地，所述碳纳米管的比表面积为200-400m2/g。
进一步地，所述硅藻土筛分到10μm以下后再与其他原料混合。
进一步地，所述步骤1具体为：将碳粉、纳米银粉先进行混合，然后再将混合物与硅藻土进行混合，最后加入粘合剂，待所有粉剂混合均匀后加入水搅拌均匀成为泥状。
进一步地，所述碳粉和纳米银粉进行混合的方法为：将纳米银粉缓慢的加入到碳粉中，在磁力搅拌器的作用下进行搅拌。
本发明的核心在于：
(1)本发明过渡金属氧化物和稀土氧化物搭载在硅藻土基填料中，可活化臭氧，形成羟基自由基，提高对于废水中COD的分解效率。
(2)本发明在填料制备过程中，采用碳粉作为成孔剂，其成孔率高，特别是采用纳米碳管作为成孔剂，能够将纳米银粉均匀的吸附在纳米碳管周围，在和硅藻土混合后，纳米银粉能够均布在空隙表面，其能够和过渡金属氧化物和稀土氧化物协同，进一步提高COD的分解效率。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种臭氧催化处理剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备硅藻土基多孔填料：将硅藻土、碳粉、粘合剂、水混合后，球磨制粒；
步骤2：将颗粒送入高温电阻炉中进行煅烧，煅烧分为三个阶段：升温至300-350℃，保温2h，再升温至700-750℃，保温2h，最后缓慢降温至常温得到填料颗粒；
所述硅藻土、碳粉、粘合剂的重量比例分别为：100：4：10；碳粉的粒径为可过180目筛。
步骤3：将填料颗粒浸入含有过渡金属盐和稀土盐的溶液中，浸渍一段时间后取出干燥并送入高温电阻炉中进行二次煅烧，煅烧温度为550-600℃，煅烧时间半小时。
步骤3的溶液中，过渡金属盐和稀土盐分别为硝酸镍和硝酸镧，浓度均为1M。
实施例2
一种臭氧催化处理剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备硅藻土基多孔填料：将硅藻土、碳纳米管、纳米银粉、粘合剂、水混合后，球磨制粒；
其更为具体的制备过程为：将纳米银粉缓慢的撒入碳纳米管中混合，采用磁力搅拌器搅拌分散，然后将混合物缓慢加入硅藻土中搅拌分散，最后加入粘合剂，当所有的固体粉体均分散均匀后，适量加入水，使之形成泥状，送入球磨机制粒。
步骤2：将颗粒送入高温电阻炉中进行煅烧，煅烧分为三个阶段：升温至300-350℃，保温2h，再升温至700-750℃，保温2h，最后缓慢降温至常温得到填料颗粒；
所述硅藻土、碳纳米管、粘合剂的重量比例分别为：100：3：10；纳米银粉的重量为硅藻土和粘合剂的2‰。粘合剂选择为水泥。
步骤3：将填料颗粒浸入含有过渡金属盐和稀土盐的溶液中，浸渍12小时后取出干燥并送入高温电阻炉中进行二次煅烧，煅烧温度为550-600℃，煅烧时间半小时。
步骤3的溶液中，过渡金属盐和稀土盐分别为硝酸镍和硝酸镧，浓度均为1M。
实施例3
一种臭氧催化处理剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备硅藻土基多孔填料：将硅藻土、碳纳米管、纳米银粉、粘合剂、水混合后，球磨制粒；
其更为具体的制备过程为：将纳米银粉缓慢的撒入碳纳米管中混合，采用磁力搅拌器搅拌分散，然后将混合物缓慢加入硅藻土中搅拌分散，最后加入粘合剂，当所有的固体粉体均分散均匀后，适量加入水，使之形成泥状，送入球磨机制粒。
步骤2：将颗粒送入高温电阻炉中进行煅烧，煅烧分为三个阶段：升温至300-350℃，保温2h，再升温至700-750℃，保温2h，最后缓慢降温至常温得到填料颗粒；
所述硅藻土、碳纳米管、粘合剂的重量比例分别为：100：5：5；纳米银粉的重量为硅藻土和粘合剂的3‰。粘合剂选择为水泥。
步骤3：将填料颗粒浸入含有过渡金属盐和稀土盐的溶液中，浸渍12小时后取出干燥并送入高温电阻炉中进行二次煅烧，煅烧温度为550-600℃，煅烧时间半小时。
步骤3的溶液中，过渡金属盐和稀土盐分别为硝酸镍和硝酸镧，浓度均为1M。
实施例4
一种臭氧催化处理剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：制备硅藻土基多孔填料：将硅藻土、碳纳米管、纳米银粉、粘合剂、水混合后，球磨制粒；
其更为具体的制备过程为：将纳米银粉缓慢的撒入碳纳米管中混合，采用磁力搅拌器搅拌分散，然后将混合物缓慢加入硅藻土中搅拌分散，最后加入粘合剂，当所有的固体粉体均分散均匀后，适量加入水，使之形成泥状，送入球磨机制粒。
步骤2：将颗粒送入高温电阻炉中进行煅烧，煅烧分为三个阶段：升温至300-350℃，保温1h，再升温至700-750℃，保温1h，最后缓慢降温至常温得到填料颗粒；
所述硅藻土、碳纳米管、粘合剂的重量比例分别为：100：4：8；纳米银粉的重量为硅藻土和粘合剂的1‰。粘合剂选择为水泥。
步骤3：将填料颗粒浸入含有过渡金属盐和稀土盐的溶液中，浸渍12小时后取出干燥并送入高温电阻炉中进行二次煅烧，煅烧温度为550-600℃，煅烧时间半小时。
步骤3的溶液中，过渡金属盐和稀土盐分别为硝酸镍和硝酸镧，浓度均为1.5M。
对比例1
与实施例2大体相同，不同的地方在于：步骤3中不含硝酸镍。
对比例2
与实施例2大体相同，不同的地方在于：步骤3中不含硝酸镧。
对比例3
将纳米碳管替换为微米级碳粉，同时所有的粉体(含纳米银粉)同时混合。
测试方法
准备一直径为20cm的玻璃罐，底部通入废水，顶部排出处理后的水；在玻璃罐的中部填充填料层，填料选用实施例1和2以及对比例1和2的填料；臭氧发生器设置在玻璃罐的底部，填料高度为30cm；填料粒径为1-1.5cm；臭氧发生器产生微米气泡，流量为50g/m3。玻璃罐的顶部定期除渣，废水处理速度为3m3/h。
废水的COD含量为500-550mg/L。
检测结果如下表：
实施例1 实施例2 对比例1 对比例2 对比例3
处理后水中COD值 107 36 270 165 85
通过上述测试可以得到以下结论：
1、采用硅藻土基填料负载过渡金属和稀土金属，可提高臭氧的氧化活性；
2、碳纳米管作为造孔剂，其能够将纳米银粉分布在孔隙表面，提高对于废水的处理效率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂，其特征在于：所述臭氧催化处理剂包括硅藻土基多孔填料和负载在多孔填料中的过渡金属氧化物和稀土氧化物；
所述过渡金属氧化物为氧化钛、氧化镍中的一种；
所述稀土氧化物为氧化镧或氧化钇。
2.根据权利要求1所述的用于废水中有机物处理的臭氧催化处理剂，其特征在于：所述硅藻土基多孔填料中含有1‰-3‰的纳米银粉。
3.一种如权利要求1或2所述的臭氧催化处理剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：制备硅藻土基多孔填料：将硅藻土、碳粉、粘合剂、水混合后，球磨制粒；
步骤2：将颗粒送入高温电阻炉中进行煅烧，煅烧分为三个阶段：升温至300-350℃，保温1-2h，再升温至700-750℃，保温1-2h，最后缓慢降温至常温得到填料颗粒；
所述硅藻土、碳粉、粘合剂的重量比例分别为：100：3-5：5-10；
步骤3：将填料颗粒浸入含有过渡金属盐和稀土盐的溶液中，浸渍一段时间后取出并送入高温电阻炉中进行二次煅烧，煅烧温度为550-600℃。
4.根据权利要求3所述的臭氧催化处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1中还添加有相当于硅藻土、粘合剂总重的1‰-3‰的纳米银粉；所述步骤1中的碳粉为碳纳米管。
5.根据权利要求4所述的臭氧催化处理剂的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管的比表面积为200-400m2/g。
6.根据权利要求3所述的臭氧催化处理剂的制备方法，其特征在于：所述硅藻土筛分到10μm以下后再与其他原料混合。
7.根据权利要求4所述的臭氧催化处理剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1具体为：将碳粉、纳米银粉先进行混合，然后再将混合物与硅藻土进行混合，最后加入粘合剂，待所有粉剂混合均匀后加入水搅拌均匀成为泥状。
8.根据权利要求7所述的臭氧催化处理剂的制备方法，其特征在于：所述碳粉和纳米银粉进行混合的方法为：将纳米银粉缓慢的加入到碳粉中，在磁力搅拌器的作用下进行搅拌。
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