[发明专利]催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，其特征在于，以粒径为3～5mm的球形γ‑Al₂O₃为载体，Fe₂O₃、MnO₂过渡金属氧化物和CeO₂稀土金属氧化物为活性组分，由活性组分负载于载体制备而成。它能有效的催化臭氧氧化去除喹啉。还公开一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂的制备方法，包括以下步骤：活化，将γ‑Al₂O₃载体置于盐酸溶液中浸泡，然后煅烧备用；配液，将硝酸铈、硝酸铁和硝酸锰与去离子水混合搅拌均匀，得到稳定的混合溶液；浸渍；干燥；煅烧。该方法对载体进行活化，提高了催化剂表面负载金属氧化物的分散性和活性组分与载体之间的结合度，制得的催化剂稳定性好、活性高、活性组分流失少。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂及其制备方法。

背景技术

煤化工、石油、医药、印染等行业在生产过程中会产生大量的含有喹啉的有机污染物废水，例如煤化工废水原水中喹啉及其衍生物的COD(Chemical Oxygen Demand，化学需氧量)贡献度可达20％。喹啉是芳香杂环化合物中典型的难降解有机物之一，对动物和人体具有毒性、致突变性和致癌性，且易于积累在生物链中难以得到有效降解，对环境产生较大威胁，因此引起了人们的广泛关注。

去除废水中喹啉的处理技术主要有生物法、吸附法和高级氧化技术。生物法主要是利用微生物的新陈代谢，通过微生物的氧化、吸附等作用降解喹啉，具有成本低、处理量较大等优点，但是也具有对废水类型具有一定的选择性、降解周期相对较长、占地多等缺点。吸附法主要有吸附、混凝、萃取、膜分离等几种，主要通过物理方法将喹啉从废水中分离出来，其特点是操作较简单，但是其成本较高，产生的后续污染物难以二次利用。高级氧化技术主要包括光催化氧化法、电化学氧化法、湿式氧化法、芬顿/双氧水/臭氧氧化法等。光催化氧化法对工业废水具有很强的处理能力，但是要求所处理的废水要具有良好的透光性，并可能会产生对环境造成二次污染的光化学物质。电化学氧化法在处理废水时很少产生二次污染，但是存在耗材消耗快、电极寿命低、反应浓度高时处理时间长等问题。湿式氧化法具有效率高、停留时间短、氧化彻底等优点，但对反应时的温度和压力要求较高。芬顿/双氧水氧化法去除有机物反应迅速、操作简单、成本较低，但其缺点在于反应条件严格，并会产生大量铁泥。臭氧氧化法氧化性强，不会造成二次污染，但是存在利用率低、处理效果不稳定、能耗大等问题。催化臭氧氧化技术在传统单独臭氧系统内引入催化剂，提高系统中臭氧的氧化电势，加速比臭氧分子氧化能力更强的活性物种-羟基自由基(·OH)的产生，提高臭氧利用率、反应迅速、处理成本低廉、无二次污染，被认为在有机废水处理应用中最具应用潜力。

目前的催化剂种类主要催化臭氧氧化的目标物为废水中的所有有机污染物，以求达标排放废水。对难降解的有机物喹啉还没有高效的、针对性的催化剂，在对含高浓度喹啉废水进行催化臭氧氧化时去除效率不高。现有的催化臭氧氧化的催化剂部分采用浸渍法负载活性金属氧化物的制备方案，但是存在催化剂活性组分分散性低、活性组分与载体之间结合不牢，较大的限制了催化剂的活性和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，其能够有效的催化臭氧氧化去除喹啉，本发明还提供了一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂的制备方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种催化臭氧氧化除去废水中喹啉的催化剂，以粒径为3～5mm的球形γ-Al₂O₃为载体，Fe₂O₃、MnO₂过渡金属氧化物和CeO₂稀土金属氧化物为活性组分，由活性组分负载于载体制备而成。

所述载体负载的活性组分以总氧化物的质量分数计为1～10％。