[发明专利]臭氧催化剂的制备方法

说明书

本发明属于臭氧催化氧化技术领域，尤其涉及一种基于活性氧化铝球载体的双组份臭氧催化剂的制备方法。包括载体的预处理、前驱液的配制、采用过量浸渍法及焙烧法制备臭氧催化剂等工艺步骤，本发明解决了现有技术存在的COD去除效果差、催化剂负载量不易保证等技术问题，具有制备工艺简单、COD去除效果好、使用寿命长等优点。

技术领域

本发明属于臭氧催化氧化技术领域，尤其涉及一种基于活性氧化铝球载体的臭氧催化剂的制备方法。

背景技术

二十一世纪以来因我国工业技术迅猛发展而产生的工业废水日益增长，导致城市污水管网进入越来越多的工业废水，加剧地表水的污染。在污染不断加剧的严峻情势下，我国的环保形势愈发严峻，有关环保部门对城市污水处理厂的出水水质要求更加严格。在污水处理厂常规二级处理中，传统的生化处理单元由于其简单有效性被广泛应用，能够去除大部分可生化降解的COD，但随着工业废水处理标准的日益严格，生物处理工艺已无法达到排放标准，需要进行深度处理工艺。随着一级A标准的全面落实，Ⅳ类《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)正在逐步实施。对出水COD的标准越来越高，给出水达标带来的困难越来越大，为此正有越来越多的污水厂实施提标改造工程增加深度处理单元，如何利用深度处理单元实现COD经济而稳定的去除成为一个亟需解决的问题。

高级氧化技术是深度处理污水的高效性工艺之一，能够降解污水中生化单元难以去除的COD。常规的高级氧化技术主要包括臭氧氧化法、芬顿法、湿式催化氧化等。现有的芬顿法、湿式催化氧化技术，能够在一定程度上提高处理污水COD的去除效果，然而在实际应用中投加药量大而易造成运行成本高，同时存在反应生成物容易造成二次污染、操作步骤复杂等缺点。此外，芬顿法由于加药和除泥的步骤，还存在劳动强度大、浪费人工的缺点，同时兼具处理成本高、污泥多、腐蚀性大等诸多缺点。特别是当水中COD的浓度过高时，芬顿法、加药法等高级氧化技术很难实现地表Ⅳ类的COD标准。而臭氧氧化法无需添加药剂，操作简单，反应生成物无二次污染、无污泥产生等优点而成为污水处理领域的热点，其市场需求旺盛。

臭氧氧化法作为有效的深度处理技术，能进一步去除有机物，满足日益严格的出水排放标准，但在实际应用中也面临着一些问题。首先，臭氧在水中溶解度较低，导致臭氧利用率低，大部分臭氧随尾气排出，造成成本的大大增加，如何提高臭氧的利用率，有效地使臭氧溶于水成为该研究领域的核心问题；其次，臭氧能否与其它技术联合使用而达到更好的去除效果，由此研究者热衷于研制出催化效果好、寿命长、重复利用率高的催化剂；再次，由于臭氧产生效率较低，耗能大，研究高效低能耗的臭氧发生装置也成为当前要解决的关键问题之一，为此面对提标改造的难题，越来越多的污水厂增加深度处理单元，深度处理单元如何实现COD的经济而稳定去除成为亟需解决的关键技术难题。臭氧催化剂技术的原理是利用臭氧催化剂的活性组分激发臭氧产生更多的羟基自由基(·OH)，利用羟基自由基(·OH)的强氧化性与污水中有机污染物发生氧化反应，使长链有机物化学键发生断裂，变成短链易降解的有机物，部分有机物在此过程被直接氧化成终产物CO₂和H₂O，残余的有机物在后续的处理单元得到去除，从而实现COD的达标排放。高级臭氧氧化技术与臭氧催化剂的应用作为深度处理的关键工艺之一势在必行，也是目前该技术领域研究发展的趋势。对金属氧化物和负载到载体上的金属氧化物的催化剂的研究很多，目前已有的催化剂载体主要有Al₂O₃、硅胶、活性炭和黏土类多孔材料，其中Al₂O₃的比表面积大，力学强度高，与活性物质附着力强，不易脱落，以Al₂O₃作为催化剂载体催化臭氧化去除水中有机物的研究，成为近年来关注的焦点。

申请人所检索的现有文献包括：