臭氧催化剂制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种臭氧催化剂制备方法，尤其涉及一种工艺简单、操作可控性强、无 污染等特点的臭氧催化剂制备方法。
【背景技术】
[0002] 臭氧具有很强的氧化性能，绿色环保的臭氧氧化技术在水处理等众多领域得到应 用，如城市给水的杀菌消毒、微污染水中难降解有机物的治理等。目前该技术在有机废水尤 其是难降解有机废水处理方面也得到越来越广泛的应用。但传统的臭氧氧化技术存在着一 定不足：臭氧的利用率低，氧化不彻底。宄其原因，主要是由于臭氧分子与有机物的反应具 有较强的选择性，与某些物质的反应速率较为缓慢。在此背景下，以提高臭氧效率、增强臭 氧氧化能力为目的的臭氧催化氧化技术备受关注。
[0003] 臭氧催化氧化技术属于高级氧化技术，利用臭氧在催化剂的作用下产生具有强氧 化性的羟基自由基完成对有机物的氧化降解，羟基自由基与有机物的反应无选择性，且反 应速率远高于臭氧分子的氧化反应速率。臭氧催化氧化技术中，高效催化剂的制备显得尤 为重要。
[0004] 现有的臭氧催化剂主要分为均相催化剂和非均相催化剂，前者是以溶液的形式存 在于反应体系中，由于在实际使用时存在着催化剂组分不易回收，难以重复利用且容易产 生二次污染等问题，因此其应用受到一定的限制。而后者由于是以固体形式存在，因此不存 在催化剂的分离回收问题，因此具有很高的应用价值。现有的非均相臭氧催化剂的制备主 要以浸渍法、共沉淀法为主。共沉淀法在化学反应过程中会产生大量的反应副产物，同时有 部分催化剂因无法附着在载体表面而被洗脱，从而造成浪费，而且该法制备的催化剂存在 着强度低的缺陷。
[0005] 第CN102626629A号中国专利申请公开了一种催化剂的制备方法。其特征在于它 包括如下步骤：（1)选取陶瓷滤球作为载体，用去离子水清洗，用稀盐酸浸泡24h，再用去离 子水洗至出水中性后烘干；（2)在浓度为0. 1~1.0 mol/L硝酸镍溶液中浸渍，浸渍24h后 干燥；（3)在马弗炉中500°C下焙烧5h，得到焙烧物；(4)用去离子水洗涤、烘干，得到负载 型金属氧化物臭氧催化氧化催化剂。
[0006] 第CN102941084A号中国专利申请公开了一种负载型双组分金属氧化物臭氧催化 氧化催化剂的制备方法，其特征是：将Y-Al 2O3微球活化后，在硝酸锰和硝酸铈混合液中浸 渍，然后经过烘干、焙烧后制成负载型锰铈双组分复合催化剂。
[0007] 上述催化剂制备方法较为简单，催化剂活性较高，但由于使用了金属盐溶液，因此 存在浸渍液浪费的问题，同时在催化剂烧结过程中产生的氮氧化物气体会对环境造成污 染。而且采用浸渍法制备的负载型催化剂在使用一段时间后，会出现催化组分溶出的现象， 从而影响其催化性能和使用寿命。
[0008] 有鉴于此，有必要对现有的臭氧催化剂制备方法予以改进，以解决上述问题。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种工艺简单、操作可控性强、无污染等特点的臭氧催化 剂制备方法。
[0010] 为实现上述发明目的，本发明提供了一种臭氧催化剂的制备方法，包括如下步骤： 将无定型氧化铝粉、催化剂粉末、造孔剂混合形成催化混合物；启动成球机，将无定型氧化 铝放入成球机，喷入粘合剂，形成氧化铝母球；将氧化铝母球和催化混合物放入成球机，喷 入粘合剂，形成催化剂成型球体；将制得的催化剂成型球体进行干燥、焙烧获得臭氧催化 剂。
[0011] 作为本发明的进一步改进，催化混合物中所述无定型氧化铝粉、催化剂粉末、造孔 剂的重量比例分别为：89. 5%-97. 5%、2%-8%和0. 5%-2. 5%。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述催化剂粉末为氧化铜、二氧化锰、三氧化二铁、二 氧化钛、氧化铈中的一种或多种的组合。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述催化剂粉末的粒径介于0. lmm~0. 5mm之间。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述造孔剂为聚乙二醇、聚乙烯醇、羟丙基纤维素中的 一种或多种的混合。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述粘合剂包括主粘合剂和辅助粘合剂，所述主粘合 剂选用硼酸，辅助粘合剂选用水、水玻璃、铝溶胶中的一种或多种的组合。
[0016] 作为本发明的进一步改进，所述主粘合剂与辅助粘合剂的质量比为1:2~1:5。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述氧化铝母球和催化混合物质量比为1:3. 75~1:9。
[0018] 作为本发明的进一步改进，所述催化剂成型球体在105°C~120°C温度下干燥 4h~IOh 0
[0019] 作为本发明的进一步改进，所述催化剂成型球体在450°C ~600°C高温下焙烧3~6 小时。
[0020] 本发明的有益效果是：本发明的臭氧催化剂的方法，通过无定型氧化铝粉、催化剂 粉末、造孔剂混合形成催化混合物；再将所述催化混合物烧结于氧化铝母球外层时，由于组 分相近，因此催化混合物的附着强度高，防止了活性组分的流失，同时保证了形成的臭氧催 化剂使用时活性组分的有效利用，降低了催化剂的生产成本。另外，催化剂活性组分分布均 勾，在制备过程中添加了适量的造孔剂，使得形成的臭氧催化剂比表面积和孔容较大，因此 具有良好的催化性能。
【具体实施方式】
[0021] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本发明 进行详细描述。
[0022] 为实现上述发明目的，本发明提供了一种臭氧催化剂的制备方法，包括如下步骤： 将无定型氧化铝粉、催化剂粉末、造孔剂混合形成催化混合物；启动成球机，将无定型氧化 铝放入成球机，喷入粘合剂，形成氧化铝母球；将氧化铝母球和催化混合物放入成球机，喷 入粘合剂，形成催化剂成型球体；将制得的催化剂成型球体进行干燥、焙烧获得臭氧催化 剂。其中制备催化混合物与形成氧化铝母球的两个步骤不分先后顺序，也可同时进行。
[0023] 催化混合物中所述无定型氧化铝粉、催化剂粉末、造孔剂的重量比例分别为： 89. 5%-97. 5%、2%-8%和0. 5%-2. 5%。所述催化混合物中无定型氧化铝粉的含量较高，与氧化 铝母球成分相同，将所述催化混合物烧结于氧化铝母球外层时，由于组分相近，因此催化混 合物的附着强度高，防止了活性组分的流失，同时保证了形成的臭氧催化剂使用时活性组 分的有效利用，降低了催化剂的生产成本。
[0024] 所述催化剂粉末提供催化活性点，在反应中起到加速反应的作用；不同种类和含 量的催化剂粉末会对臭氧催化剂性能有影响。所述催化剂粉末为可提高臭氧氧化效率的氧 化铜、二氧化锰、三氧化二铁、二氧化钛、氧化铈中的一种或多种的组合；尤其是任意两种或 两种以上的组合，可以综合利用多种不同催化剂粉末各自独特的催化作用，增强成型臭氧 催化剂的整体催化效果。所述催化剂粉末的粒径介于〇. 5mm之间。在