[发明专利]催化剂的制备方法及利用催化剂催化臭氧氧化的水处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂的制备方法和水处理方法。

背景技术

随着对臭氧研究的不断深入，人们发现臭氧氧化的选择性很强，对水中存在的较易氧化的有机物的去除效果很好，但对水中存在的难降解持久性有机物的去除效率较低。目前，臭氧催化氧化作为单独臭氧化的强化技术，被逐渐应用到了给水处理和污水深度处理中，引起业内人士的广泛关注。臭氧催化氧化技术本身为高级氧化技术，其在追求臭氧在催化剂作用下产生更多的有强氧化能力的中间产物(如羟基自由基，氧化还原电位2.8V)，以提高臭氧氧化能力。臭氧催化氧化因其氧化能力强、无选择性、氧化速率快等优点恰好解决了单一臭氧氧化处理的不足之处，所以得到了广泛的重视。目前，臭氧催化氧化多应用于大规模水厂以及水质要求高的特种行业。臭氧催化氧化按催化剂的相态可分为均相催化氧化和多相催化氧化两类。在均相催化氧化法中，催化剂混溶于水，易产生二次污染、催化剂流失、氧化剂难回收等问题，此外其运行维护费用较高，增加了水处理成本。在多相催化氧化法中，催化剂以固态存在，易于实现固液分离，二次污染少，处理流程简单。但是在实际工程中正是由于高额的催化剂费用阻碍了催化臭氧的实施。

由于社会进步和经济的发展，我国污水处理率大大得到提高，同时，污水处理过程中的污泥产量大大增加，如何处理处置剩余污泥将其无害化并加以利用是我国乃至世界各国科研工作者共同研究的的一个问题。大量未经处理的污泥，不仅将占大量的土地而且还会对环境造成新的污染。污泥的处置与利用已是当前环境科学中的重要课题。我国，由于经费和技术上的原因，目前污泥尚无稳定而合理的出路，总的状况还是以填埋、堆放和焚烧为主。但是，由于人们环保意识的增强，污泥的海洋倾倒已被禁止，填埋和直接农用将会逐渐减少，焚烧由于很高的投资及运行费用亦会受到很大的制约。

发明内容

本发明的目的是为了解决污水处理后的污泥占用大量的土地且对环境造成污染的问题，提供了一种催化剂的制备方法及利用催化剂催化臭氧氧化的水处理方法。

催化剂的制备方法如下：一、将污泥在50～150℃的条件下干燥0～120h，碾碎，过筛，得到粒径为1.0～2.0mm的污泥颗粒；二、将粒径为1.0～2.0mm的污泥颗粒投入到浓度为0～20mol/L的氯化锌水溶液中，在室温条件下静置24h，然后倒去上层清液，得到颗粒污泥；三、将经过105℃、24h干燥的颗粒污泥转移至马弗炉中，在氮气流量为400mL/min、升温速度为0～100℃/min的条件下将马弗炉内的温度升至300～1000℃，并保持300～1000℃的温度0～5h，得产物A；四、将产物A用摩尔浓度为0.1～1mol/L的盐酸冲洗3～10次，然后用去离子水漂洗3～10次，再将产物A在50～150℃的条件下干燥0～120h，即得催化剂。

利用催化剂催化臭氧氧化的水处理方法如下：一、将经过絮凝池、沉淀池和滤池处理之后的水通入到反应器中，该反应器的水流速度为0.5～25m³/h、供气气压为0.1MPa～0.5MPa、曝气强度为2.08～3.00m³/(m²·h)，水力停留时间为15s～350min；二、步骤一的出水流入活性炭滤柱中，控制空床停留时间为5～30min，即完成利用催化剂催化臭氧氧化的水处理方法；步骤一的反应器中臭氧投加量为0.1～150mg/L，反应器中臭氧与权利要求1制备的催化剂的摩尔比为1∶0.01～10。

利用催化剂催化臭氧氧化的水处理方法如下：步骤一反应器中上述方法制备的催化剂负载金属或金属氧化物，金属或金属氧化物的重量百分含量为0.1～30％，所述的金属为钌、铱、钯、银、锇、铑、铂及金中的一种或其中几种的组合，所述的金属氧化物为二氧化钌、二氧化铱、氧化钯、氧化银、二氧化锇、氧化铑或氧化铂。

利用催化剂催化臭氧氧化的水处理方法如下：步骤一反应器中上述方法制备的催化剂负载金属或金属氧化物，金属或金属氧化物的重量百分含量为0.1～90％，所述的金属为锌、铁、钴、镍、铜、铼、钛、钒及铬中的一种或其中几种的组合，所述的金属氧化物为氧化锌、三氧化二铁、四氧化三铁、羟基氧化铁、氧化钴、氧化铜、二氧化钛、三氧化二钒、二氧化钒或五氧化二钒。