催化劑的制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]催化臭氧化技術(shù)在有機(jī)污染物的降解過程中，降解速率高、反應(yīng)成本低，在污水處理中具有廣泛的應(yīng)用前景。在傳統(tǒng)在單獨(dú)臭氧反應(yīng)中加入催化劑即為催化臭氧化技術(shù)，催化劑的加入可以使反應(yīng)體系中臭氧的氧化電勢得以提高，可以使活性物種(羥基自由基.0H)快速的產(chǎn)生，其氧化能力高于臭氧分子，從而可以更加迅速的使反應(yīng)體系中的有機(jī)污染物得以去除。非均相臭氧催化氧化技術(shù)在反應(yīng)中催化劑成固體狀態(tài)，易于回收，相比較均相臭氧催化氧化技術(shù)發(fā)展空間更大，目前已成為高級氧化降解有機(jī)污染物技術(shù)的研究熱點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)的催化劑制備方法大多數(shù)是在多孔性載體的表面負(fù)載活性組分，即負(fù)載型催化劑。但在使用過程中，負(fù)載型催化劑在水力剪切、磨損等因素作用下，很容易使活性組分發(fā)生脫落，造成催化活性降低，甚至失去催化活性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是要解決負(fù)載型催化劑負(fù)載量低，且在水處理使用中由于水力剪切、磨損因素作用下活性組分易于脫落、易于造成催化活性降低的問題，而提供一種摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的制備方法和應(yīng)用。
[0005]—種摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的制備方法，是按以下步驟制備的:
[0006]—、制備納米Μη02:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %?10 %的Na 2S203溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %?10 %的ΚΜη04溶液混合，得到混合溶液A ;再使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %?1.0 %的HC1溶液調(diào)節(jié)混合溶液A的pH至5，得到沉淀物質(zhì)I ;將沉淀物質(zhì)I在溫度為60°C?70°C下靜置2h?3h，再使用蒸餾水對沉淀物質(zhì)I進(jìn)行清洗，至清洗液的pH為中性，得到清洗后的沉淀物質(zhì)I ;將清洗后的沉淀物質(zhì)I在溫度為100°C?130°C下干燥12h?15h，再在溫度為400°C?700°C下焙燒4h?6h，得到納米Μη02;
[0007]步驟一中所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10%的Na2S203溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10%的KMn04S液的體積比為1: (1?10);
[0008]二、摻雜:
[0009]①、將A1(0H)3粉末、納米胞02和Cu(N03)2粉末混合，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%?1.0%的氨水，得到混合物B ;使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %?1.0%的顯03溶液將混合溶液B的pH調(diào)節(jié)至5?6，得到混合物C;
[0010]步驟二①中所述的納米MnOg A1 (OH) 3粉末的質(zhì)量比為1: (10?15)；
[0011]步驟二①中所述的Cu(N03)2粉末與A1 (0H) 3粉末的質(zhì)量比為1: (20?40);
[0012]步驟二①中所述的A1(0H)3粉末的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%?1.0%的氨水的體積比為lg: (lmL?5mL)；
[0013]②、將鋁溶膠加入到混合物C中，再制成粒徑為4mm?6mm的球形催化劑，再在室溫下風(fēng)干4h?8h，再在溫度為110°C下干燥4h?8h，再放入到馬弗爐中，再將馬弗爐以100 °C.h 1?150 °C.h 1的升溫速率從室溫升溫至550 °C?700 °C，再在溫度為550 °C?700°C下保溫4h?8h，再自然冷卻至室溫，得到摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑；
[0014]步驟二②中所述的鋁溶膠與混合物C的質(zhì)量比為1: (5?10)。
[0015]—種摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑用于高濃度難降解污水的深度處理。
[0016]本發(fā)明的原理及優(yōu)點(diǎn):
[0017]一、本發(fā)明將活性組分納米Μη02和輔助成分Cu (NO 3) 2在催化劑載體成型之前添加至載體原料A1(0H)3粉末中，通過加工過程并經(jīng)焙燒后形成多孔性顆粒催化劑即摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑；本發(fā)明制備的摻雜型納米MnO 2_Cu0/A1203催化劑與負(fù)載型催化劑相比，大大提高了活性組分的含量，并能夠明顯減少水力剪切、磨損等因素造成的催化活性下降，因此可以大大延長催化劑的使用壽命；
[0018]二、本發(fā)明制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的比表面積為150g/m 2?170g/m2；
[0019]三、本發(fā)明制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的孔容積為0.23cm 3/g?0.28cm3/g ；
[0020]四、本發(fā)明制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的吸水率為20%?25% ;
[0021]五、本發(fā)明制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的抗壓強(qiáng)度為50N/粒?60N/粒；
[0022]六、使用本發(fā)明制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑處理C0D的濃度為120mg/L的驅(qū)油污水的二級生化出水30?60min，COD去除率為59%?65% ;
[0023]七、使用本發(fā)明制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑處理C0D的濃度為130mg/L的煤化工廢水的二級生化出水30?60min，COD去除率為59%?68% ;
[0024]八、將本發(fā)明制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑放入到螺口瓶水相中，置于旋轉(zhuǎn)搖床中，在旋轉(zhuǎn)搖床的轉(zhuǎn)速為150r/min下旋轉(zhuǎn)搖動12h，催化劑的磨損率低于0.2%。
[0025]本發(fā)明可獲得一種摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的制備方法。
【附圖說明】
[0026]圖1為實(shí)施例一制備的納米Μη02的粒徑分布圖；
[0027]圖2為實(shí)施例一制備的納米]?1102的SEM圖；
[0028]圖3為實(shí)施例一制備的納米11102的TEM圖；
[0029]圖4為催化劑對驅(qū)油污水二級出水處理的催化活性圖，圖4中1為實(shí)施例一制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑對驅(qū)油污水二級出水處理的曲線，2為對比試驗(yàn)一制備的Μη02/Α1203催化劑對驅(qū)油污水二級出水處理的曲線；
[0030]圖5為催化劑對煤化工廢水二級出水處理的催化活性圖，圖5中1為實(shí)施例一制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑對煤化工廢水二級出水處理的曲線，2為對比試驗(yàn)一制備的Μη02/Α1203催化劑對煤化工廢水二級出水處理的曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0031]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式是一種摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的制備方法是按以下步驟制備的:
[0032]—、制備納米Μη02:將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10%的Na 2S203溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10 %的ΚΜη04溶液混合，得到混合溶液A ;再使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %?1.0 %的HC1溶液調(diào)節(jié)混合溶液A的pH至5，得到沉淀物質(zhì)I ;將沉淀物質(zhì)I在溫度為60°C?70°C下靜置2h?3h，再使用蒸餾水對沉淀物質(zhì)I進(jìn)行清洗，至清洗液的pH為中性，得到清洗后的沉淀物質(zhì)
I;將清洗后的沉淀物質(zhì)I在溫度為100°C?130°C下干燥12h?15h，再在溫度為400°C?700°C下焙燒4h?6h，得到納米Μη02;
[0033]步驟一中所述的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10%的Na2S203溶液與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10%的KMn04S液的體積比為1: (1?10);
[0034]二、摻雜:
[0035]①、將A1(0H)3粉末、納米胞02和Cu(N03)2粉末混合，再加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%?
1.0%的氨水，得到混合物B ;使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1 %?1.0%的顯03溶液將混合溶液B的pH調(diào)節(jié)至5?6，得到混合物C;
[0036]步驟二①中所述的納米MnO# A1 (0H) 3粉末的質(zhì)量比為1: (10?15)；
[0037]步驟二①中所述的Cu (N03) 2粉末與A1 (0H) 3粉末的質(zhì)量比為1: (20?40);
[0038]步驟二①中所述的A1(0H)3粉末的質(zhì)量與質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%?1.0%的氨水的體積比為lg: (lmL?5mL)；
[0039]②、將鋁溶膠加入到混合物C中，再制成粒徑為4_?6mm的球形催化劑，再在室溫下風(fēng)干4h?8h，再在溫度為110°C下干燥4h?8h，再放入到馬弗爐中，再將馬弗爐以100 °C.h 1?150 °C.h 1的升溫速率從室溫升溫至550 °C?700 °C，再在溫度為550 °C?700°C下保溫4h?8h，再自然冷卻至室溫，得到摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑；
[0040]步驟二②中所述的鋁溶膠與混合物C的質(zhì)量比為1: (5?10)。
[0041]本實(shí)施方式的原理及優(yōu)點(diǎn):
[0042]—、本實(shí)施方式將活性組分納米Μη02和輔助成分Cu (NO 3) 2在催化劑載體成型之前添加至載體原料A1(0H)3粉末中，通過加工過程并經(jīng)焙燒后形成多孔性顆粒催化劑即摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑；本實(shí)施方式制備的摻雜型納米MnO 2_Cu0/A1203催化劑與負(fù)載型催化劑相比，大大提高了活性組分的含量，并能夠明顯減少水力剪切、磨損等因素造成的催化活性下降，因此可以大大延長催化劑的使用壽命；
[0043]二、本實(shí)施方式制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的比表面積為150g/m2?170g/m2；
[0044]三、本實(shí)施方式制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的孔容積為0.23cm3/g?0.28cm3/g ；
[0045]四、本實(shí)施方式制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的吸水率為20 %?25% ；
[0046]五、本實(shí)施方式制備的摻雜型納米Mn02-Cu0/Al203催化劑的抗壓強(qiáng)度為50N/粒?60N/