[发明专利]一种污泥炭基臭氧催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种污泥炭基臭氧催化剂及其制备方法，所述制备方法包括步骤：(1)将粉末状的污泥炭、催化组分、造孔剂和粘合剂作为原料混合均匀，加水搅拌混合得到混合物料；(2)混合物料经螺旋挤出机进行挤出、造粒，然后抛光制成生料球；(3)生料球室温风干后，放入电热恒温鼓风干燥箱中烘干；(4)烘干的生料球在电阻炉中焙烧制成烧结型污泥炭基臭氧催化剂。本制备方法工艺路线简单、原料成本低、生产过程容易控制，制备的污泥炭基臭氧催化剂孔隙发达、机械强度高、使用寿命长。可用于印染、化工等工业废水深度处理，也可用于污水处理厂生化出水深度处理等领域。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，具体涉及一种污泥炭基臭氧催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着污水中难降解有机物的增多，污水处理依靠生物法往往难以达标排放，对生化出水进一步深度处理的市场需求日益迫切。常用的污水深度处理方法，如混凝沉淀、吸附、膜过滤等方法，可实现污染物的分离转移，但可能伴随着大量污泥的产生以及富集了更高浓度的污染物而带来新的二次污染问题。相比之下，高级氧化法是以羟基自由基为主要氧化剂，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，根据产生自由基的方式和反应条件的不同，可将其分为光化学氧化、催化湿式氧化、臭氧氧化、电化学氧化、Fenton氧化等。由于高级氧化法能够将生化出水中绝大部分大分子有机污染物降解，从而去除生化出水中的溶解性COD，在污水处理厂提标改造工程的应用越来越普遍。其中，臭氧氧化法因其较高的氧化效率、工艺过程简单、无二次污染等特点逐渐被广泛应用。然而，单独使用臭氧用于生化出水深度处理存在对污染物选择性强、矿化度差的制约，而且存在臭氧在水中的溶解度和稳定性较低等不足，导致直接使用臭氧氧化的利用率低、运行成本较高。为了增强臭氧氧化的效果，通常通过投加臭氧催化剂来提升臭氧利用效率。众多研究表明，通过在臭氧体系中投加催化剂，能够显著提高臭氧体系产生羟基自由基(·OH)的能力，促进对有机物的彻底氧化，同时改善臭氧直接氧化有机物的能力。根据投加的催化剂的相态不同，可分为均相臭氧催化氧化和非均相臭氧催化氧化。均相臭氧催化氧化基于溶液中均匀分布的金属离子为催化活性组分，催化活性高，使用后需额外将微量催化活性组分分离且使用过程易导致催化剂在水体中流失造成二次污染，实用价值不大。非均相臭氧催化氧化使用固体填料作为催化剂，以达到深度氧化去除污染物的目的。相较于均相臭氧催化氧化，非均相臭氧催化氧化具有催化剂制备简单、易于回收处理、无二次污染、水处理成本低、活性高、寿命长等优点，因而更具前景。

常见的非均相臭氧催化剂多以多孔吸附介质为载体，如氧化铝、分子筛、活性炭等，利用共沉淀法、浸渍法、离子交换法等将具有催化活性的金属以及金属氧化物均匀分散负载在载体表面制备而成。然而，载体材料通常价格较高，一定程度上增加了催化剂的制备成本，限制了催化剂的应用范围。申请号为201910215093.2的发明专利公布了臭氧催化氧化nbsCOD的芬顿污泥催化剂及其制备、应用方法，其通过将Fenton反应产生的污泥附着在ρ-氧化铝表面来制备臭氧催化剂，由于ρ-氧化铝占比较高，芬顿污泥中催化活性组分少，其臭氧催化氧化的效果和稳定性不高。申请号为201810179616.8的发明专利公布了一种表面多孔的氧化镁-污泥碳空心球臭氧催化剂的及其制备方法与应用，通过将污泥、造孔剂和硝酸镁进行混合制备成粘稠泥浆，后包裹塑料小球后烘干、烧结制备空心催化剂，但用塑料小球为造粒核心制备空心球催化剂的方法较复杂，制备成本高、效率低，不利于大规模推广应用。