[发明专利]喷雾法制备Pd／Al2O3催化剂及在催化还原水中溴酸盐的应用

说明书

技术领域

本发明属于环境材料技术领域，具体为一种喷雾法制备Pd/Al₂O₃催化剂及其在催化还原水中溴酸盐的应用。

背景技术

随着水污染的日益加剧，传统的水处理工艺已经很难满足人们的要求。为了保障饮用水的安全性、可靠性，水处理工艺也在慢慢向前发展。在饮用水的处理过程中，消毒是非常关键的流程之一，氯化消毒作为第一代饮用水的消毒方法，目前还在被大多数发展中国家采用。但是人们已经注意到氯化消毒的各种弊端，比如：三卤甲烷等其他卤化副产物的产生，这些副产物具有致突变性及致癌性，对人类健康造成威胁。臭氧工艺作为第二代消毒工艺，有很多氯化消毒不具备的优点，不会产生致癌的氯化有机物；臭氧消毒作用是极强，不管是细菌病毒，还是未萌动的孢子都具有杀灭作用；杀灭速度快，是氯的600～3000倍；在相同的灭菌作用时(灭大肠杆菌率为99.9％)其浓度是氯的0.000048倍；消毒彻底，不管是细菌病毒，还是未萌动的孢子都具有杀灭作用，因此臭氧消毒受到越来越多的青睐。目前，臭氧消毒在发达国家已经普遍应用，而在我国其应用还仅限于瓶装水的生产。在饮用水消毒方面，臭氧提供了更有效的途径。但是臭氧消毒也带来了消毒副产物的问题，最值得关注的一个副产物就是溴酸盐离子。若水源中含有溴离子，经臭氧氧化后会产生溴酸盐。

溴酸盐被世界卫生组织定为2B级的致癌物，对人有潜在的致癌性。诸多针对包括溴酸盐在内的消毒副产物的研究调查证明了溴酸盐问题的危害性与严重性。当人终生饮用含5微克/升的溴酸盐的水时，其致癌率为万分之一；饮用含0.5微克/升溴酸盐的水时，其致癌率为是十万分之一。因此，世界卫生组织对饮用水中溴酸盐的最高允许浓度做了限定(10微克/升)。其他国家和地区如：美国环保局和欧盟等也纷纷在其饮用水水质标准中对溴酸盐的最高允许浓度做了限定。同样，我国也对溴酸盐的含量做了限定，允许饮用水中溴酸盐的最高浓度为10微克/升。

目前，处理水中溴酸盐的方法有很多，大概分为两类，一类是去除溴酸盐的前躯体溴离子，另一类是在溴酸盐生成后去除。人们研究的重点是第二类方法，主要包括活性炭吸附还原法、亚铁离子还原法、零价铁粉还原法、离子交换法、生物降解、絮凝沉淀-过滤法、催化还原法等。但这些方法都仍在不断完善中，还没有形成一套大家公认的好方法。有少数企业已经摸索出适合自己企业的工艺方法，而众多行业专家、学者一直在积极探讨如何能更好地控制水中溴酸盐含量的方法。

催化还原作为一种新型的水处理方法，已经被广泛用于水质净化的研究，包括催化还原水中硝酸盐离子、卤带化合物等。催化还原的优点是不会产生废水，也不向水中投加化学物质，还原剂还能够重复利用，是一种比较有前途的水处理技术。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种喷雾法制备Pd/Al₂O₃催化剂及其在催化还原水中溴酸盐的应用，并将此催化剂应用于水中溴酸盐的催化还原。

本发明的技术方案是：

一种喷雾法制备Pd/Al₂O₃催化剂，催化剂是由贵金属钯和活性氧化铝球组成；钯是催化剂的活性成分，活性氧化铝球是载体；活性氧化铝的球体颗粒大小为0.1～8毫米，钯的重量百分比为0.1～10wt％。

所述的喷雾法制备Pd/Al₂O₃催化剂，采用喷雾法制备Pd/Al₂O₃催化剂的过程如下：

(1)配置氯化钯的盐酸溶液，其浓度为1克/升～100克/升，盐酸浓度为40～80毫升/升；将盐酸和氯化钯加入去离子水中，超声溶解；

(2)待氯化钯完全溶解后进行第一次喷涂，在搅拌下利用喷雾器将氯化钯溶液均匀的喷涂于氧化铝的表面，喷涂均匀后将催化剂置于100～150℃的温度下干燥20～40分钟，然后进行第二次喷涂；第二次喷涂完成后将催化剂在100～150℃下干燥10～15小时；

(3)喷涂两次后将催化剂的前躯体在400～500℃下煅烧1～3小时，然后在200～400℃下用氢气进行还原，从而得到Pd/Al₂O₃催化剂。

所述的喷雾法制备Pd/Al₂O₃催化剂，为了保证氯化钯溶液喷涂均匀，将载 体氧化铝置于旋转的滚筒内，滚筒以10～60转/分钟的速度进行旋转，在旋转的同时进行氯化钯溶液的喷涂。