[发明专利]一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法及采用该方法制备的臭氧催化氧化催化剂

说明书

本发明公开了一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法及依该方法制备的催化剂，所述制备方法包括以下步骤：将掺杂石墨烯的成型活性炭经酸性氧化预处理后制得成型活性炭载体；将所述成型活性炭载体充分且均匀吸收锌盐和铈盐的混合溶液后经干燥、微波处理、焙烧，制得负载多元复合金属氧化物的臭氧催化氧化催化剂。采用本发明的方法制备的催化剂催化活性高，活性组分和载体结合牢固，添加的石墨烯可以提供更多的大孔和丰富的孔径分布，同时能够强化成型活性炭载体与过渡金属氧化物的铆合，减少渗出，催化剂在长时间处理废水的情况下催化活性始终保持高稳定性，有机物去除率及催化剂有效使用寿命显著提高，制备工艺简易，原料广泛，成本合适，适宜工业化生产及应用。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法及采用该方法制备的臭氧催化氧化催化剂。

背景技术

社会蓬勃发展的同时，环境污染问题越来越被人们所关注。其中生活污水及工业废水处理难题亟待解决，大量有毒有害的有机物存在于污水体系中，如果不对其进行处理或者处理不达标排放，将会导致生态环境持续恶化，进而降低人们的生活质量并最终危及人类的生存空间。目前针对水体有机污染物的有效去除成为水处理领域的热门研究方向。

在水处理领域，臭氧本身具有很强的氧化性，能够与部分有机物反应，对污水起到消毒、除色、除臭等作用，但是臭氧发生成本较高并且单一的臭氧氧化技术在实际运用中存在着臭氧利用率低下、氧化能力有限、反应具有选择性等问题，有效充分地利用臭氧具有很强的现实意义。臭氧催化氧化技术是目前主流的高级氧化技术之一，可具体分为均相催化与非均相催化两大类，均相催化存在催化剂回收困难，易造成水体二次污染等问题，相比之下，非均相催化在实际工业化应用中更具优势。非均相催化由气-液-固三相体系组成，在催化剂存在的情况下，臭氧分解速度加快，产生数量更多、氧化能力更强的羟基自由基(·OH)，羟基自由基几乎无选择性，能够将绝大多数有机物最终矿化为CO₂、H₂0等无害物质，此项技术具有环境友好、反应条件温和、反应体系安全可靠、易调控、反应过程高效快速且稳定等优势，在工业化应用上显现出广阔的前景。

然而，各类催化剂在实际使用过程中存在以下问题：第一、催化剂催化活性低下无法满足需求，使用成本较高；第二、催化剂上负载的活性物质在水体中溶出量大，易造成水体二次污染；第三，催化剂活性物质的持续流失导致催化剂的催化效率及能力降低，催化剂有效使用寿命大大降低。因此，如何提升催化剂对臭氧的催化分解活性，进而提升污水处理效果，已成为臭氧催化氧化催化剂研究方向的重点和热点。

发明内容

为有效解决上述问题，本发明的目的在于提供一种催化活性高、污水处理效果好的多元金属氧化物负载型臭氧催化氧化催化剂及其制备方法。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种臭氧催化氧化催化剂的制备方法，包括以下步骤：将掺杂石墨烯的成型活性炭经酸性氧化预处理后制得成型活性炭载体；将所述成型活性炭载体充分且均匀吸收锌盐和铈盐的混合溶液后经干燥、微波处理、焙烧，制得负载多元复合金属氧化物的臭氧催化氧化催化剂。

优选地，所述掺杂石墨烯的成型活性炭中石墨烯的质量分数为0.1-1％。

优选地，所述酸性氧化预处理包括：使用硝酸钾和硝酸混合溶液对所述掺杂石墨烯的成型活性炭进行预处理；所述硝酸钾和硝酸混合溶液中硝酸钾的质量分数为0.1-2％，硝酸的质量分数为1-30％；所述预处理的时间为60-360min。

优选地，所述将所述成型活性炭载体充分且均匀吸收锌盐和铈盐的混合溶液包括：将所述成型活性炭载体均匀浸渍于所述锌盐和铈盐的混合溶液中，所述浸渍为等体积浸渍或过量浸渍，浸渍时间大于6h。

优选地，所述锌盐和铈盐的混合溶液中，锌离子与铈离子的摩尔比为(1-8)：2。