本發(fā)明涉及一種以陶瓷膜為基體的三氧化二鐵-氧化鎳-二氧化鈰Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑的制備方法，可以解決有機(jī)物含量高、COD濃度高等水污染問(wèn)題，用于水污染處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
臭氧催化氧化技術(shù)是一種高效的污水深度處理技術(shù)，是近年來(lái)工業(yè)污水處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。相比較單獨(dú)的臭氧氧化，多相催化氧化臭氧氧化可以分解廢水中單獨(dú)臭氧氧化難降解的有機(jī)污染物。目前，研究較多的是負(fù)載型非均相催化劑，多以Al2O3、SiO2、活性炭、天然礦石、分子篩等為載體，具有催化臭氧分解效率高、催化污染小、催化劑壽命高、易于分離回收等特點(diǎn)。目前使用較多的負(fù)載型的臭氧催化劑，主要是以Al2O3和活性炭等作為載體，在常溫常壓下可以高效氧化降解有機(jī)污染物。尋找好的載體材料并對(duì)其進(jìn)行固定化，對(duì)于最終的催化處理效果的影響也是非常顯著的。
陶瓷膜具有良好的耐腐蝕、耐高溫、無(wú)污染易清洗、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、孔徑分布窄、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度大及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，陶瓷膜在水處理中的應(yīng)用也越來(lái)越受到重視，并在很多微濾過(guò)程中取得很大成果。盡管陶瓷膜有很多優(yōu)點(diǎn)，但是陶瓷膜也存在通量較低，對(duì)有機(jī)物的去除效果不佳等缺點(diǎn)。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明以陶瓷膜為基體，采用層層沉積熱處理法將多元臭氧催化劑負(fù)載到膜上形成負(fù)載型膜催化劑，不僅可以避免細(xì)小催化劑與產(chǎn)品分離問(wèn)題以及對(duì)水質(zhì)造成二度污染難題，而且能有效提高臭氧催化劑的催化效率，對(duì)水中的COD和氨氮都有很好的處理效果，在處理高濃度難降解的鋼鐵廢水方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
針對(duì)有機(jī)物含量高、COD濃度高等采用現(xiàn)有處理技術(shù)難以達(dá)到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)的鋼鐵廢水，并結(jié)合臭氧催化，有效解決懸浮態(tài)催化劑的回收困難、對(duì)水質(zhì)造成二度污染以及降解效果不佳等問(wèn)題本發(fā)明提出一種新的技術(shù)方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于：提供一種以陶瓷膜為基體的Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑的制備方法。利用陶瓷膜為載體，通過(guò)層層沉積熱處理法制備出負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑，縮短反應(yīng)時(shí)間。
本發(fā)明的再一目的在于：提供上述制備方法獲得的以陶瓷膜為基體的Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑。
本發(fā)明的又一目的在于：提供所述以陶瓷膜為基體的Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑。以提高COD的去除效率，最大限度地降低能耗，節(jié)約材料成本和運(yùn)行成本。
本發(fā)明目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種以陶瓷膜為基體的Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑的制備方法，其特征在于，以陶瓷膜作為催化劑的基體，采用層層沉積熱處理的方法制備負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑，具體步驟如下：
（1）首先，將陶瓷膜浸漬在0.2wt%聚合電解質(zhì)溶液中30min，然后取出再浸漬至0.01mol/L的NaOH溶液中30s，室溫靜置，備用；
（2）其次，將同等摩爾比的Fe(NO3)3?9H2O、Ni(NO3)2?6H2O、Ce(NO3)3?6H2O進(jìn)行溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH至7~8左右，混合攪拌1h，在室溫下靜置陳化12h后洗滌、過(guò)濾、干燥即可得到Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑前驅(qū)體粉末；
（3）采用層層沉積熱處理法將Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑粉末負(fù)載至陶瓷薄膜上，即，在一定溫度下，按照一定比例將（2）中的Fe2O3-NiO-CeO2三元臭氧催化劑前驅(qū)體粉末分散在KNO3溶液中，超聲30min，待其分散完全后，再將（1）中的陶瓷膜投入到該分散液中充分反應(yīng)30min后，再浸漬在0.01mol/L的NaOH溶液中30s，重復(fù)該步驟多次后將負(fù)載有Fe2O3-NiO-CeO2的臭氧催化劑的陶瓷膜轉(zhuǎn)移至馬弗爐中高溫煅燒即可得到負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑。
所述的聚合電解質(zhì)為聚苯乙烯磺酸鈉或聚二烯丙基二甲基氯化銨。
所述的Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑前驅(qū)體粉末與KNO3的質(zhì)量比為100~300:1，分散液溫度為0℃。
所述的沉積次數(shù)為50~80次，煅燒溫度為450~550℃，煅燒時(shí)間為1~3h。
一種以陶瓷膜為基體的Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑，其特征在于，根據(jù)上述任一所述方法制備得到。
一種以陶瓷膜為基體的Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑在解決水污染問(wèn)題的應(yīng)用。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）本發(fā)明制備的負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑，采用層層沉積熱處理法將Fe2O3-NiO-CeO2均勻地沉積在陶瓷膜基體上，不僅具有良好的穩(wěn)定性，而且負(fù)載量高、活性高、COD去除效果好，有效防止在催化降解過(guò)程中由于分離不完全造成的二次污染的問(wèn)題。
（2）本發(fā)明制備的負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑，選用了陶瓷膜作為載體，載體表面的羥基通過(guò)氫鍵和電荷吸引的雙重作用吸引臭氧分子，加快了臭氧分子到羥基自由基的轉(zhuǎn)變，從而加速有機(jī)物的分解速率，進(jìn)而提高了COD的去除率。
（3）本發(fā)明提出的負(fù)載型臭氧催化劑的制備工藝不僅簡(jiǎn)單可控，而且有效提高了臭氧的利用率，臭氧催化效果優(yōu)異，有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
具體實(shí)施方式
通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1：
（1）首先，將陶瓷膜浸漬在0.2wt%聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液中30min，然后取出再浸漬至0.01mol/L的NaOH溶液中30s，室溫靜置，備用；
（2）其次，同等摩爾比的Fe(NO3)3·9H2O、Ni(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O進(jìn)行溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH至7~8左右，混合攪拌1h，在室溫下靜置陳化12h后洗滌、過(guò)濾、干燥即可得到Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑前驅(qū)體粉末；
（3）采用層層沉積熱處理法將Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑粉末負(fù)載至陶瓷薄膜上，即，在0℃下，按照質(zhì)量比為300:1將（2）中的Fe2O3-NiO-CeO2三元臭氧催化劑前驅(qū)體粉末分散在KNO3溶液中，超聲30min，待其分散完全后，再將（1）中的陶瓷膜投入到該分散液中充分反應(yīng)30min后，再浸漬在0.01mol/L的NaOH溶液中30s，重復(fù)沉積80次后將負(fù)載有Fe2O3-NiO-CeO2的臭氧催化劑的陶瓷膜轉(zhuǎn)移至馬弗爐中500℃煅燒即可得到負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑。所制備的臭氧催化劑對(duì)鋼鐵含油廢水的COD的降解率為63.5 %。
實(shí)施例2：
（1）首先，將陶瓷膜浸漬在0.2wt%聚苯乙烯磺酸鈉溶液中30min，然后取出再浸漬至0.01mol/L的NaOH溶液中30s，室溫靜置，備用；
（2）其次，同等摩爾比的Fe(NO3)3·9H2O、Ni(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O進(jìn)行溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH至7~8左右，混合攪拌1h，在室溫下靜置陳化12h后洗滌、過(guò)濾、干燥即可得到Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑前驅(qū)體粉末；
（3）采用層層沉積熱處理法將Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑粉末負(fù)載至陶瓷薄膜上，即，在0℃下，按照質(zhì)量比為100:1將（2）中的Fe2O3-NiO-CeO2三元臭氧催化劑前驅(qū)體粉末分散在KNO3溶液中，超聲30min，待其分散完全后，再將（1）中的陶瓷膜投入到該分散液中充分反應(yīng)30min后，再浸漬在0.01mol/L的NaOH溶液中30s，重復(fù)沉積60次后將負(fù)載有Fe2O3-NiO-CeO2的臭氧催化劑的陶瓷膜轉(zhuǎn)移至馬弗爐中500℃煅燒即可得到負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑。所制備的臭氧催化劑對(duì)鋼鐵含油廢水的COD的降解率為54.5 %。
實(shí)施例3：
（1）首先，將陶瓷膜浸漬在0.2wt%聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液中30min，然后取出再浸漬至0.01mol/L的NaOH溶液中30s，室溫靜置，備用；
（2）其次，同等摩爾比的Fe(NO3)3·9H2O、Ni(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O進(jìn)行溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH至7~8左右，混合攪拌1h，在室溫下靜置陳化12h后洗滌、過(guò)濾、干燥即可得到Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑前驅(qū)體粉末；
（3）采用層層沉積熱處理法將Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑粉末負(fù)載至陶瓷薄膜上，即，在0℃下，按照質(zhì)量比為300:1將（2）中的Fe2O3-NiO-CeO2三元臭氧催化劑前驅(qū)體粉末分散在KNO3溶液中，超聲30min，待其分散完全后，再將（1）中的陶瓷膜投入到該分散液中充分反應(yīng)30min后，再浸漬在0.01mol/L的NaOH溶液中30s，重復(fù)沉積50次后將負(fù)載有Fe2O3-NiO-CeO2的臭氧催化劑的陶瓷膜轉(zhuǎn)移至馬弗爐中450℃煅燒即可得到負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑。所制備的臭氧催化劑對(duì)鋼鐵含油廢水的COD的降解率為52.3 %。
實(shí)施例4：
（1）首先，將陶瓷膜浸漬在0.2wt%聚苯乙烯磺酸鈉溶液中30min，然后取出再浸漬至0.01mol/L的NaOH溶液中30s，室溫靜置，備用；
（2）其次，同等摩爾比的Fe(NO3)3·9H2O、Ni(NO3)2·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O進(jìn)行溶解后，用NaOH溶液調(diào)節(jié)體系pH至7~8左右，混合攪拌1h，在室溫下靜置陳化12h后洗滌、過(guò)濾、干燥即可得到Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑前驅(qū)體粉末；
（3）采用層層沉積熱處理法將Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑粉末負(fù)載至陶瓷薄膜上，即，在0℃下，按照質(zhì)量比為150:1將（2）中的Fe2O3-NiO-CeO2三元臭氧催化劑前驅(qū)體粉末分散在KNO3溶液中，超聲30min，待其分散完全后，再將（1）中的陶瓷膜投入到該分散液中充分反應(yīng)30min后，再浸漬在0.01mol/L的NaOH溶液中30s，重復(fù)沉積80次后將負(fù)載有Fe2O3-NiO-CeO2的臭氧催化劑的陶瓷膜轉(zhuǎn)移至馬弗爐中550℃煅燒即可得到負(fù)載型Fe2O3-NiO-CeO2臭氧催化劑。所制備的臭氧催化劑對(duì)鋼鐵含油廢水的COD的降解率為61.6 %。