[发明专利]用于水中臭氧分解的固体催化剂及其制备方法和分解水中臭氧的方法

权利要求书

1.一种用于水中臭氧分解的固体催化剂，其特征在于，该固体催化剂为脱碱处理后 的赤泥负载锰制成的颗粒催化剂。

2.根据权利要求1所述的用于水中臭氧分解的固体催化剂，其特征在于，所述颗粒 催化剂的直径为2～5mm。

3.根据权利要求1或2所述的用于水中臭氧分解的固体催化剂，其特征在于，所述颗 粒催化剂采用以下方式制得：

(1)将赤泥研磨成粒径小于150μm的赤泥颗粒；

(2)将研磨后的所述赤泥颗粒加入水中搅拌成赤泥混合液，所述赤泥混合液中赤泥 与水的重量比为1:3～1:10；

(3)向所述赤泥混合液中通入含CO₂的中和用气体，用中和用气体中的CO₂与赤泥中 碱反应降低赤泥碱度，反应温度为20～60℃，反应时间为1～4h，投加的所述中和用气体 与所述混合液的体积比为10～50:1；

(4)采用过滤或离心方式对所述赤泥混合液进行泥水分离得到脱碱后的赤泥；

(5)用浓度为0.2～1mol/L的硝酸锰溶液浸渍所述脱碱后的赤泥，所述硝酸锰溶液 与所述脱碱后的赤泥的体积比为1～1.5:1，搅拌使两者均匀混合；

(6)静置12h后，在40～80℃下烘干硝酸锰浸渍的赤泥，使硝酸锰附着在赤泥上；

(7)在氮气气氛下焙烧浸渍了硝酸锰的赤泥，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为 3～5h，焙烧后得到负载锰的赤泥；

(8)对所述负载锰的赤泥进行造粒，制成2～5mm直径的颗粒催化剂即为用于水中 臭氧分解的固体催化剂。

4.根据权利要求3所述的用于水中臭氧分解的固体催化剂，其特征在于，所述步骤 (3)中的中和用气体采用CO₂气体或烟道气。

5.一种用于水中臭氧分解的固体催化剂的制备方法，其特征在于，用于制备上述权 利要求1或2所述的催化剂，包括以下步骤：

(1)将赤泥研磨成粒径小于150μm的赤泥颗粒；

(2)将研磨后的所述赤泥颗粒加入水中搅拌成赤泥混合液，所述赤泥混合液中赤泥 与水的重量比为1:3～1:10；

(3)向所述赤泥混合液中通入含CO₂的中和用气体，用中和用气体中的CO₂与赤泥中 碱反应降低赤泥碱度，反应温度为20～60℃，反应时间为1～4h，投加的所述中和用气体 与所述混合液的体积比为10～50:1；

(4)采用过滤或离心方式对所述赤泥混合液进行泥水分离得到脱碱后的赤泥；

(5)用浓度为0.2～1mol/L的硝酸锰溶液浸渍所述脱碱后的赤泥，所述硝酸锰溶液 与所述脱碱后的赤泥的体积比为1～1.5:1，搅拌使两者均匀混合；

(6)静置12h后，在40～80℃下烘干硝酸锰浸渍的赤泥，使硝酸锰附着在赤泥上；

(7)在氮气气氛下焙烧浸渍了硝酸锰的赤泥，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为 3～5h，焙烧后得到负载锰的赤泥；

(8)对所述负载锰的赤泥进行造粒，制成2～5mm直径的颗粒催化剂即为用于水中 臭氧分解的固体催化剂。

6.根据权利要求5所述的用于水中臭氧分解的固体催化剂的制备方法，其特征在 于，所述步骤(3)中的含CO₂的中和用气体采用CO₂气体或烟道气。

7.一种利用固体催化剂分解水中臭氧的方法，其特征在于，采用权利要求1或2的固 体催化剂，包括以下步骤：

(1)臭氧分解反应器采用高径比为3～8：1的柱状反应器，所述臭氧分解反应器底部 设有布水管，所述布水管设有进水口，所述布水管的支管上对称斜向下45°设有小于催化 剂粒径的通孔；所述臭氧分解反应器顶部设有出水堰，所述出水堰采用锯齿堰，所述出 水堰连接出水口，所述出水口处设有拦截固体催化剂冲出的丝网，所述固体催化剂填充 于所述臭氧分解反应器内中部；

(2)使所处理的含臭氧水自下而上流经所述臭氧分解反应器，水力停留时间为5～30 min，即完成利用固体催化剂分解水中臭氧的处理。