专利名称：一种改性蜂窝陶瓷催化臭氧化去除水体中有机污染物的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种多相臭氧催化固定床反应器中改性蜂窝陶瓷催化剂的研制方法， 具体地说涉及一种蜂窝陶瓷经过氧化铝涂层后负载羟基氧化铁催化剂的制备方法及催化臭氧化降解有机物的研究。
背景技术：
作为近年来发展起来的一种新型高级氧化技术，多相臭氧催化技术由于能在常温常压下有效地降解和矿化那些难以用臭氧单独氧化的有机污染物而受到越来越多研究者的关注。催化臭氧化技术主要是利用反应过程中产生大量无选择性的强氧化性羟基自由基 (· 0H)氧化分解水中的有机污染物从而达到水质净化的目的。多相臭氧催化技术的关键是催化剂的选择。催化剂的催化效率主要与材料的比表面、孔径尺寸、化学稳定性以表面活性位等表面特性有关。目前研究的催化剂主要包括金属氧化物、负载在催化剂载体上的金属以及金属氧化物。但是这些催化剂基本都是以粉体的形式存在，在实际操作中难以分离，并在使用过程中常常伴随金属离子的溶出，这给多相臭氧催化技术应用于实际水体处理带来一定的困难。具有多孔结构的蜂窝陶瓷由于具有较高的机械强度以及化学稳定性等特点，并且在水中易于分离和回收利用，因此在多相臭氧催化处理水体中有机污染物方面具有广泛的应用价值。为了提高蜂窝陶瓷的催化效率，选用具有较大比表面积的氧化铝在蜂窝陶瓷上进行涂层，然后负载活性组分研究改性蜂窝陶瓷在水处理中的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于制备一种实用、方便且有较高效率的催化剂，能够有效地实现臭氧催化氧化对水体中有机污染物的去除。为了实现上述目的，本发明选用蜂窝陶瓷为载体，经过氧化铝涂层以后，负载活性组分羟基氧化铁，其中氧化铝涂层材料含量5-18wt% (占陶瓷载体的质量百分比)，羟基氧化铁的负载量为l-10wt% (占氧化铝涂层的质量百分比)。同单独臭氧化相比，该催化剂显示了很高的催化活性，在反应时间为20min时对水中2，4_ 二氯苯氧乙酸的TOC去除率提高了 43.7%，而且此催化剂具有较高的化学稳定性，在反应后的水溶液中没有检测出铁离子的溶出，很有希望应用于实际水处理领域。具体的说，本发明的制备方法如下将氧化铝涂层含量为5-18wt%的蜂窝陶瓷浸泡在比例为1 1-1 10的 FeCl3 · 6H20和CO(NH2)2溶液中，调节pH值为1_4，然后在60-100°C水浴中加热1_6小时， 让其自然冷却到室温，然后用去离子水冲洗，再在30-60°C干燥5-15小时，所得样品中羟基氧化铁的负载量为I-IOwt%。
图1为本发明利用改性蜂窝陶瓷对水体中有机污染物TOC去除效率。
具体实施例方式通过下面给出的实施例和应用例，可以看出本发明的技术特征和优点。
具体实施方式
一改性蜂窝陶瓷催化剂的制备将氧化铝涂层含量为15wt%的陶瓷载体按6wt%羟基氧化铁活性组分，浸泡在比例为1 6的狗(13*6!120和0)(冊2)2溶液中，调节？!1值为1.6，然后在1001水浴中加热 4小时，让其自然冷却到室温，然后用去离子水冲洗，再在60°C干燥12小时。
具体实施方式
二 改性蜂窝陶瓷催化剂的催化臭氧化活性在6L柱状鼓泡式半连续反应器中，以2，4_ 二氯苯氧乙酸为目标物污染物来评价本发明所述的改性蜂窝陶瓷催化剂的催化臭氧化活性。反应温度为20°C，pH = 7，臭氧-氧气混合气体的气体流量为0. 4L/min，气体中臭氧浓度为30mg/L。图1给出了单独臭氧氧化以及催化臭氧化条件下对水体中有机污染物TOC去除率，从图中可以看出，在PH = 7时，单独臭氧氧化对2，4- 二氯苯氧乙酸在反应时间为20分钟时对TOC的去除率只有18. 5%，加入蜂窝陶瓷后，去除效率明显提高，其中经过氧化铝涂层，然后在负载活性组分羟基氧化铁后具有最高的催化活性，在相同条件下对TOC去除率达到62. 2 %，同单独臭氧相比提高了 43. 7%，并且在反应后水溶液中没有检测到铁离子溶出ο结果表明，本发明制备的改性蜂窝陶瓷催化剂具有较高的催化活性和化学稳定性，不易在水溶液中释放出金属离子，并且制备成本较低，易于固液分离和回收利用，操作起来简单，可以应用于实际水体的处理。
权利要求
1.一种改性蜂窝陶瓷催化臭氧化去除水体中有机污染物的制备方法，其主要步骤为 将氧化铝涂层含量为5-18wt%的蜂窝陶瓷浸泡在比例为1 1-1 10的!^eCl3 · 6H20和 CO (NH2)2溶液中，调节pH值为1-4，然后在60-100°C水浴中加热1_6小时，让其自然冷却到室温，然后用去离子水冲洗，再在30-60°C干燥5-15小时，所得样品中羟基氧化铁的负载量为 l-10wt%。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于涂层后的蜂窝陶瓷载体浸泡在比例为 1:1-1: 10 的 FeCl3 · 6H20 和 CO (NH2)2 溶液中。
3.根据权利要求1所述的制备方法，反应溶液pH值应在1-4。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于在100°C水浴中加热1-6小时，让其自然冷却，然后用去离子水冲洗，再在30-60°C干燥5-15小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于催化剂中氧化铝涂层含量为 5-18wt%，羟基氧化铁的负载量为I-IOwt%。
全文摘要
一种改性蜂窝陶瓷催化臭氧化去除水体中有机污染物的制备方法，其主要步骤为将氧化铝涂层含量为5-18wt％的蜂窝陶瓷浸泡在比例为1∶1-1∶10的FeCl3·6H2O和CO(NH2)2溶液中，调节pH值为1-4，在60-100℃水浴中加热1-6小时，让其自然冷却到室温，然后用去离子水冲洗，再在30-60℃干燥5-15小时，所得样品中羟基氧化铁的负载量为1-10wt％。与单独臭氧化相比，该催化剂能有效的提高水中2，4-二氯苯氧乙酸的矿化效率，且此催化剂具有很好的稳定性和耐久性。
文档编号B01J35/10GK102218318SQ20101015295
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月19日 优先权日2010年4月19日
发明者杨力, 胡春 申请人:中国科学院生态环境研究中心