專利名稱：一種水處理催化劑及其生產(chǎn)方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水處理催化劑及其生產(chǎn)方法與應(yīng)用，尤其是涉及一種用于臭氧催化氧化去除廢水中難處理有機(jī)物的水處理催化劑及其生產(chǎn)方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，許多工業(yè)企業(yè)存在水資源嚴(yán)重缺乏問題。在此形勢下，本著節(jié)水降耗、有利于環(huán)保的原則，“增產(chǎn)不增水”的指導(dǎo)方針，充分利用廢水資源，變廢為寶，提高水的利用率已成為各企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。作為工業(yè)節(jié)水重點領(lǐng)域之一的石化、鋼鐵等行業(yè)及其它排放有機(jī)物廢水的行業(yè)，需要提高生產(chǎn)廢水的處理回用能力，實施系統(tǒng)節(jié)水技術(shù)改造，利用非常規(guī)水源代替地表水或地下水，甚至實現(xiàn)生產(chǎn)廢水的“零排放”。目前，在高濃度有機(jī)廢水(高COD廢水)或含油工業(yè)廢水的處理中，我國大多數(shù)企業(yè)仍然采用多級過濾、氣浮、生物接觸氧化和微濾等工藝流程，出水COD指標(biāo)一般介于60 90mg/L之間。這種流程雖然能夠去除大部分污染物，但由于受到工藝技術(shù)的缺陷和污水成分波動的影響，出水指標(biāo)很不穩(wěn)定，出水COD值指標(biāo)有時甚至達(dá)到120 mg/L以上，這不但超過了廢水回用、反滲透脫鹽處理的進(jìn)水指標(biāo)，而且還大大超出了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。利用臭氧催化氧化產(chǎn)生羥基自由基的高級氧化技術(shù)是一種高效低耗的技術(shù)。國內(nèi)利用臭氧殺菌除臭、去除COD和除油的研究已有幾十年的歷史，多數(shù)臭氧催化氧化技術(shù)研究是實驗室的小試研究，生產(chǎn)性實驗數(shù)據(jù)還不夠系統(tǒng)。一方面，臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性，較易進(jìn)攻具有雙鍵的有機(jī)物，其反應(yīng)速率常數(shù)在10° IO3 M—1. s—1，臭氧與某些小分子有機(jī)酸(如草酸、乙酸等)的反應(yīng)速率常數(shù)更低，而臭氧催化氧化產(chǎn)物羥基自由基(.0H)與有機(jī)物的反應(yīng)則沒有選擇性，其反應(yīng)速度常數(shù)也要大得多，一般在IO8 IOkT1.s—1之間，反應(yīng)非常迅速。另外，目前實驗室小試研制的催化劑很多都是粉末態(tài)甚至是納米形態(tài)的，且活性組分容易溶出而降低催化劑的使用壽命。因此，采用臭氧氧化處理廢水的生產(chǎn)成本高，并且不是對每種COD物質(zhì)有效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使臭氧對有機(jī)物的處理效率高的水處理催化劑及其生產(chǎn)方法與應(yīng)用。本發(fā)明之水處理催化劑，由以下重量百分比的原料制成二氧化錳O 30%、三氧化二鋁O 25%、二氧化鈦O 30%、四氧化三鈷O 15%、碳粉3 8%，其余為陶土，各原料重量百分比之和為100% ；
所述二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷中至少有一種含量不為O ;
優(yōu)選的原料重量百分比組成為二氧化錳I 18%、三氧化二鋁I 20%、二氧化鈦I 25%、四氧化三鈷I 12%、碳粉4 7%，其余為陶土。更優(yōu)選的重量百分比為二氧化錳5 12%、三氧化二鋁5 18%、二氧化鈦5 20%、四氧化三鈷2 4%、碳粉5 6%，其余為陶土。
本發(fā)明之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(O磨粉將陶土、碳粉、二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷分別磨細(xì)到100-400 目；
(2)造粒將陶土摻O 30wt%的二氧化錳、O 25wt%的三氧化二鋁、O 30wt%的二氧化鈦、O 15wt%四氧化三鈷、3 8wt%的碳粉,混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到3 8mm,得改性陶粒毛坯； (3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒5 25分鐘(優(yōu)選15-20分鐘)，溫度700 1200°C，得成品催化劑。本發(fā)明之水處理催化劑，可用于催化臭氧氧化處理廢水中的有機(jī)物。本發(fā)明之水處理催化劑，用于臭氧氧化水處理中，能高效去除廢水中難生物降解的COD物質(zhì)，提高臭氧的利用率，大幅降低廢水處理生產(chǎn)成本，使用本發(fā)明之催化劑催化臭氧處理廢水后，廢水中的難生物降解有機(jī)物含量(C0D值)小于5mg/L，達(dá)到反滲透脫鹽過程的進(jìn)水要求，并且可確保排放的廢水滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)或者達(dá)到回用水水質(zhì)要求。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例I
本實施例之水處理催化劑，由以下重量比的原料制成二氧化錳50kg、三氧化二鋁100kg、二氧化鈦100kg、四氧化三鈷20kg、碳粉50kg、陶土 680kg。本實施例之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(O磨粉將陶土、碳粉、二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷分別磨細(xì)到125
目；
(2)造粒將680kg陶土摻混50kg二氧化錳粉末、IOOkg三氧化二鋁粉末、IOOkg 二氧化鈦粉末、四氧化三鈷20kg、50kg碳粉，混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到4mm，得改性陶粒毛坯；
(3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒20分鐘，溫度900°C，得成品催化劑。本實施例制得之水處理催化劑，用于臭氧法處理某一己內(nèi)酰胺廠的廢水，催化劑的裝填高度為設(shè)備本體高度的60%，廢水中有機(jī)物(COD)的去除效果明顯，通過調(diào)節(jié)臭氧量，控制OC比(g03/gC0D)介于I. 2-2. O [普通臭氧法處理廢水的OC比(g03/gC0D)為4，且臭氧的氧化具有選擇性]之間，就完全可以達(dá)到出水色度小于50倍、出水COD小于60 mg/L的國家一級排放標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)要求。實施例2
本實施例之水處理催化劑，由以下重量比的原料制成二氧化錳120kg、三氧化二鋁50kg、二氧化鈦50kg、四氧化三鈷40kg、碳粉50kg、陶土 690kg。本實施例之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(O磨粉將陶土、碳粉、二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷分別磨細(xì)到325
目；(2)造粒將690kg陶土摻混120kg二氧化錳粉末、50kg三氧化二鋁粉末、50kg 二氧化鈦粉末、40kg四氧化三鈷、50kg碳粉，混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到4_，得改性陶粒毛坯；
(3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒25分鐘，溫度850°C，得成品催化劑。本實施例制得之水處理催化劑，用于臭氧法處理苯酚廢水，催化劑的裝填高度為設(shè)備本體高度的60%，廢水中有機(jī)物(COD)的去除效果明顯，通過調(diào)節(jié)臭氧量，控制OC比(g03/gC0D)介于2-2. 5〔普通臭氧法處理廢水的OC比(g03/gC0D)為4，且臭氧的氧化具有選擇性〕之間，COD去除率達(dá)90%,出水COD小于5 mg/L。
實施例3
本實施例之水處理催化劑，由以下重量百分比的原料制成三氧化二鋁100kg、二氧化鈦180kg、碳粉60kg、陶土 660kg。本實施例之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(O磨粉將陶土、碳粉、三氧化二鋁、二氧化鈦分別磨細(xì)到150目；
(2)造粒將660kg陶土摻混IOOkg三氧化二鋁粉末、180kg二氧化鈦粉末、60kg碳粉，混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到3_，得改性陶粒毛坯；
(3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒15分鐘，溫度1000°C，得成品催化劑。本實施例制得之水處理催化劑，用于臭氧法處理苯酚廢水，催化劑的裝填高度為設(shè)備本體高度的60%，廢水中有機(jī)物(COD)的去除效果明顯，通過調(diào)節(jié)臭氧量，控制OC比(g03/gC0D)介于I. 2-2〔普通臭氧法處理廢水的OC比(g03/gC0D)為4，且臭氧的氧化具有選擇性〕之間，COD去除率達(dá)85%，出水COD小于7. 5 mg/L。實施例4
本實施例之水處理催化劑，由以下重量比的原料制成三氧化二鋁170kg、二氧化鈦50kg、四氧化三鈷30kg、碳粉50kg、陶土 700kg。本實施例之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(1)磨粉將陶土、碳粉、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷分別磨細(xì)到200目；
(2)造粒將700kg陶土摻混170kg三氧化二鋁粉末、50 kg 二氧化鈦粉末、30kg四氧化三鈷、50kg碳粉，混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到3_，得改性陶粒毛坯；
(3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒20分鐘，溫度900°C，得成品催化劑。本實施例制得之水處理催化劑，用于臭氧法對亞甲基藍(lán)廢水進(jìn)行處理，催化劑的裝填高度為設(shè)備本體高度的60%，廢水中有機(jī)物(COD)的去除效果明顯，通過調(diào)節(jié)臭氧量，控制OC比(g03/gC0D)介于2-2. 5〔普通臭氧法處理廢水的OC比(g03/gC0D)為4，且臭氧的氧化具有選擇性〕之間，進(jìn)水COD為45mg/L，出水COD為6. 8mg/L去除率達(dá)85%，水的色度由380倍降至IJ 80倍。實施例5
本實施例之水處理催化劑，由以下重量比的原料制成三氧化二鋁180kg、碳粉60kg、陶土 760kg。本實施例之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(1)磨粉將陶土、碳粉、三氧化二鋁分別磨細(xì)到250目；
(2)造粒將760kg陶土摻混IOOkg三氧化二鋁粉末、60kg碳粉，混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到5mm,得改性陶粒毛還；
(3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒15分鐘，溫度1000°C，得成品催化劑。本實施例制得之水處理催化劑，用于臭氧法對亞甲基藍(lán)廢水進(jìn)行處理，催化劑的裝填高度為設(shè)備本體高度的60%，廢水中有機(jī)物(COD)的去除效果明顯，通過調(diào)節(jié)臭氧量，控制OC比(g03/gC0D)介于I. 5-2. O〔普通臭氧法處理廢水的OC比(g03/gC0D)為4，且臭氧的氧化具有選擇性〕之間，進(jìn)水COD為35mg/L，出水COD為12mg/L去除率達(dá)66%，水的色度 由340倍降至IJ 68倍。實施例6
本實施例之水處理催化劑，由以下重量比的原料制成二氧化錳10kg、三氧化二鋁20kg、二氧化鈦280kg、四氧化三鈷120kg、碳粉80kg、陶土 490kg。本實施例之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(O磨粉將陶土、碳粉、二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷分別磨細(xì)到300
目；
(2)造粒將490kg陶土摻混IOkg二氧化錳粉末、20kg三氧化二鋁粉末、280kg 二氧化鈦粉末、四氧化三鈷120kg、80kg碳粉，混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到8mm，得改性陶粒毛坯；
(3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒6分鐘，溫度1100°C，得成品催化劑。本實施例制得之水處理催化劑，用于臭氧法處理某一染料廢水，催化劑的裝填高度為設(shè)備本體高度的60%，廢水中有機(jī)物(COD)的去除效果明顯，通過調(diào)節(jié)臭氧量，控制OCt匕(g03/gC0D)介于I. 5-2. O [普通臭氧法處理廢水的OC比(g03/gC0D)為4，且臭氧的氧化具有選擇性]之間，進(jìn)水色度420倍，出水色度小于80倍，進(jìn)水C0D122. 5 mg/L,出水COD小于 31. 2 mg/L ο實施例7
本實施例之水處理催化劑，由以下重量比的原料制成二氧化錳280kg、三氧化二鋁30kg、二氧化鈦10kg、四氧化三鈷80kg、碳粉30kg、陶土 570kg。本實施例之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟
(O磨粉將陶土、碳粉、二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷分別磨細(xì)到125
目；
(2)造粒將570kg陶土摻混280kg二氧化錳粉末、30kg三氧化二鋁粉末、IOkg 二氧化鈦粉末、四氧化三鈷80kg、30kg碳粉，混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到4mm，得改性陶粒毛坯；
(3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干；
(4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒25分鐘，溫度800°C，得成品催化劑。
本實施例制得之水處理催化劑，用于臭氧法處理某一染料廢水，催化劑的裝填高度為設(shè)備本體高度的60%，廢水中有機(jī)物(COD)的去除效果明顯，通過調(diào)節(jié)臭氧量，控制OCt匕(g03/gC0D)介于2. 0-2. 5 [普通臭氧法處理廢水的OC比(g03/gC0D)為4，且臭氧的氧化具有選擇性]之間，進(jìn)水色度380倍，出水色度小于60倍，進(jìn)水C0D81. 4 mg/L,出水COD小于 20. 5 mg/L。·
權(quán)利要求
1.一種水處理催化劑，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成二氧化錳O 30%、三氧化二鋁O 25%、二氧化鈦O 30%、四氧化三鈷O 15%、碳粉3 8%，其余為陶土，各原料重量百分比之和為100% ； 所述二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷中至少有一種含量不為O。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水處理催化劑，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成二氧化錳I 18%、三氧化二鋁I 20%、二氧化鈦I 25%、四氧化三鈷I 12%、碳粉4 7%，其余為陶土。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的水處理催化劑，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成二氧化錳5 12%、三氧化二鋁5 18%、二氧化鈦5 20%、四氧化三鈷2 4%、碳粉5 6%，其余為陶土。
4.一種生產(chǎn)如權(quán)利要求I至3之一所述的水處理催化劑的方法，包括以下步驟 (O磨粉將陶土、碳粉、二氧化錳、三氧化二鋁、二氧化鈦、四氧化三鈷分別磨細(xì)到100-400 目； (2)造粒將陶土摻O 30wt%的二氧化錳、O 25wt%的三氧化二鋁、O 30wt%的二氧化鈦、O 15wt%四氧化三鈷、3 8wt%的碳粉,混勻后投入造粒機(jī)內(nèi)，造粒到3 8mm,得改性陶粒毛坯； (3)干燥將步驟(2)所得改性陶粒毛坯常溫自然晾干； (4)焙燒將經(jīng)步驟(3)處理的改性陶粒毛坯在焙燒爐內(nèi)焙燒5 25分鐘，溫度700 1200 0C，得成品催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的生產(chǎn)水處理催化劑的方法，其特征在于，步驟(4)中，所述焙燒時間為15 - 20分鐘。
6.一種如權(quán)利要求I至3之一所述水處理催化劑在催化臭氧處理廢水中的應(yīng)用。
全文摘要
一種水處理催化劑及其生產(chǎn)方法與應(yīng)用，本發(fā)明之水處理催化劑，由以下重量百分比的原料制成二氧化錳0～30%、三氧化二鋁0～25%、二氧化鈦0～30%、四氧化三鈷0～15%、碳粉3～8%，其余為陶土。本發(fā)明之水處理催化劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟(1)磨粉；(2)造粒；(3)干燥；(4)焙燒。本發(fā)明還包括所述水處理催化劑在催化臭氧處理廢水中的應(yīng)用。本發(fā)明之水處理催化劑，用于臭氧法水處理中，能高效去除廢水中難處理的COD物質(zhì)，提高臭氧的利用率，大幅降低廢水處理生產(chǎn)成本，催化臭氧處理廢水后，廢水中的難生物降解有機(jī)物含量小于5mg/L，可確保排放的廢水滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)或者達(dá)到回用水水質(zhì)要求。
文檔編號B01J23/889GK102872884SQ20121038342
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者吳開元, 陳霞輝, 張黠, 宋洋, 周印 申請人:化工部長沙設(shè)計研究院