[发明专利]一种脱除水中有机物与总氮臭氧氧化催化剂的制备方法

说明书

本发明属于环境污水治理领域，特别涉及到一种脱除水中有机物与总氮臭氧氧化催化剂的制备方法，以介孔氧化铝为载体，将金属氧化物掺杂负载到载体氧化铝表面以及内部孔道结构中，制备的催化材料多孔，比表面积大、吸附性能强、具备一定的机械强度和物理化学稳定性，得到一种新的臭氧氧化催化剂，臭氧分子被吸附于催化剂表面孔道，与活性组分和污染物充分接触，大大增加了臭氧分子的利用效率，提高了臭氧反应速度，可高效的脱除工业废水中的有机物和总氮。

技术领域

本发明属于环境污水治理领域，特别涉及到一种以氧化铝球为载体的金属氧化物掺杂负载型催化剂的制备方法。

背景技术

随着国家对废水中COD和氨氮的排放标准越来越严格，工业废水中一些难降解有机物和有机氮经过常规的生化处理难以达到我国现行的环保要求。为了提高废水的可生化性，降低废水的毒性，需要添加高级氧化系统对工业废水进行预处理。

非均相催化臭氧氧化技术作为一种新兴高级氧化技术，具有氧化能力强，工艺设备简单，不产生二次污染等优点，有效解决了臭氧氧化技术利用率低、运行成本高的缺点。在处理高盐度、高毒性、难降解工业废水的预处理领域广泛应用。

针对工业废水中不仅含有难降解的有机污染物，同时含有微生物难以直接利用的含氮杂环类化合物，今年来科研工作学者通过对催化臭氧氧化工艺的改良以及新催化剂的开发，强化了持久性有机物的降解效率，但是对总氮的去除研究相对较少。

中国专利CN107824196A一种有机废水臭氧氧化催化剂的制备方法，主要用于利用炼油厂污泥和改性高岭土、镁氧化物的前驱体、铈氧化物的前驱体和拟薄水铝石按照质量比1：(0.35-0.65)：(0.02-0.05)：(0.02-0.05)：(1.2-1.6)(优选为1：0.45-0.55：0.03-0.05：0.03-0.05：1.3-1.5)混合后成型(优选为混捏后挤条成型)；采用浸渍法制备催化剂处理工业有机废水。

中国专利CN107199037A公开了一种Cu/Fe双金属材料表面改性制备臭氧催化剂的方法，选取金属加工中产生的废钢材料，用CuSO4浸泡，所述开口容器放置于摇床上，通过Cu²⁺置换反应0.5～3.0h后，取出清洗干燥；化学镀后钢材料表面覆盖有单质铜薄膜，形成Cu/Fe双金属材料；化学镀后，Cu/Fe双金属材料，Cu占Fe的质量比为0.02％～0.5％。

然而实际污水中除了含有有毒、有害、难降解有机物以外还含有氨氮和有机氮，例如污泥消化液、精细化工废水、丙烯腈废水、苯胺废水、硝基苯废水等，而传统的臭氧氧化催化剂主要作用在于降解废水中持久性有机物，改善有机废水的可生化性，但是难以实现水中TN和有机物同时有效去除，造成氨氮和总氮难以达到排放标准，尚需外加碳源采用硝化反硝化工艺进行后续处理，存在处理工艺复杂、处理成本高的缺点。

发明内容

针对上述现有臭氧氧化催化剂的不足，本发明制备一种利用臭氧氧化技术同时去除工业废水中有机物与总氮的催化剂。

本发明的发明构思是：以介孔氧化铝为载体，将金属氧化物掺杂负载到载体氧化铝表面以及内部孔道结构中，该高效臭氧氧化催化剂中载体材料介孔氧化铝亦为活性组分的构成，催化材料中活性组分含量极高，则催化活性高；同时双金属氧化物间可发生协同作用，催化臭氧分子形成氧化性极强的羟基自由基(·OH)，实现同时去除COD和TN的效果，使难降解有机物的结构被破坏，有机物最终被氧化成CO₂和H₂O，有机氮通过与催化剂特殊的结合方式形成络合物，被氧化开环转化为氨氮，氨氮最终以氮气的形式释放出去。从而使该类废水的有机物含量、毒性和总氮含量得以降低，同时提高了废水的BOD₅/COD_Cr比值，改善可生化性。解决了传统工艺Fenton法药剂投加量大铁泥有二次污染、单独臭氧效率低等问题，对工业废水的有机物和总氮降解效果佳、有效改善废水可生化性。