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    一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑及其制備方法和應用技術
    
                            
    技術編號：43932415 閱讀：5 留言：0更新日期：2025-01-07 21:26
    
                        
    
                        
    
                            
                            本申請涉及污水處理用催化劑技術領域，尤其涉及一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑及其制備方法和應用；所述制備方法包括：將金屬氧化物的前驅體進行第一焙燒，得到非晶態金屬氧化物；將非晶態ρ?氧化鋁和非晶態金屬氧化物進行混合造粒，以得到催化劑生球；將催化劑生球進行水化反應，以得到催化劑焙燒生料；將催化劑焙燒生料進行第二焙燒，以得到具有非晶態金屬氧化物的催化劑產品；其中，第一焙燒的溫度差≥300℃，第一焙燒的時間≤600s。通過對金屬氧化物的前驅體進行短時快速的第一焙燒，可以得到具有完全非晶狀態或者部分非晶狀態的金屬氧化物，從而可以最終得到具有較高催化效果的γ?氧化鋁球載體類臭氧氧化催化劑。
    
                            
                            
    


    
                            

                            
    【技術實現步驟摘要】
    
                                
    本申請涉及污水處理用催化劑，尤其涉及一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑及其制備方法和應用。

    技術介紹
    1、隨著石油、化工、醫藥、印染等高污染行業的發展，越來越多的高化學需氧量的工業廢水需要被處理。現階段在常規污水處理廠二級處理中，生化處理已經去除了大部分可生化降解的cod污染物,剩下的主要為難以被生物降解的有機物，因此需要增加高級氧化處理工序以進一步降解難以被生物降解的有機物。現階段高級氧化處理工序主要有臭氧催化氧化、芬頓反應、濕式催化氧化等氧化方式；在這些氧化方式中，臭氧催化氧化法相比于其它高級氧化工藝具有操作簡單、無藥劑添加、無二次污染、無污泥產生、運行及使用成本較低等優點，這促使臭氧催化氧化法成為當今水處理技術研發的熱點。
    2、目前關于臭氧氧化催化劑的研究與改進主要有三個方面，一是對不同金屬或金屬氧化物組分的優選與配伍；二是不同載體的選擇與改進；三是對不同載體與活性組分的負載方式改進。現階段出于催化效果和成本考慮，臭氧氧化催化劑一般使用活性γ-氧化鋁球作為載體，并使用大量晶體狀態的金屬或金屬氧化物，然而γ-氧化鋁球載體的負載量有限，另外晶體狀態的金屬或金屬氧化物催化效果有限，這導致臭氧氧化催化劑的催化效果較差。

    技術實現思路
    1、本申請提供了一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑及其制備方法和應用，以解決如下技術問題：如何提高γ-氧化鋁球載體類臭氧氧化催化劑的催化效果。
    2、第一方面，本申請提供了一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑的制備方法，所述制備方法包括：</p>
    3、將金屬氧化物的前驅體進行第一焙燒，以快速失去結晶水及可氣化成分，得到非晶態金屬氧化物；
    4、將非晶態ρ-氧化鋁和所述非晶態金屬氧化物進行混合造粒，以得到催化劑生球；
    5、將所述催化劑生球進行水化反應，以得到催化劑焙燒生料；
    6、將所述催化劑焙燒生料進行第二焙燒，以得到具有非晶態金屬氧化物的催化劑產品；
    7、其中，所述第一焙燒的溫度差≥300℃，所述第一焙燒的時間≤600s。
    8、可選的，所述第一焙燒的溫度差為300℃～1000℃，所述第一焙燒的時間為0.5s～600s；
    9、所述第一焙燒的方式包括以下至少一種：
    10、氣流懸浮閃速焙燒、沸騰爐焙燒、間接快速熱接觸焙燒和微波加熱焙燒。
    11、可選的，所述非晶態金屬氧化物的重量m2和所述非晶態ρ-氧化鋁的重量m1滿足關系式：m2:m1＝(0.01～0.5):1。
    12、可選的，所述金屬氧化物的前驅體包括以下至少一種：
    13、金屬氧化物的水合物、無機金屬鹽化合物、有機金屬鹽化合物和金屬組分前驅物；
    14、所述金屬氧化物的前驅體中金屬氧化物包括以下至少一種：
    15、鐵氧化物、銅氧化物、錳氧化物、鈦氧化物、釘氧化物、鈰氧化物、鈷氧化物和鎳氧化物。
    16、可選的，所述水化反應的溫度為35℃～90℃，所述水化反應的時間≥24h。
    17、可選的，所述第二焙燒的溫度為200℃～800℃，所述第二焙燒的時間為1h～6h。
    18、可選的，所述混合造粒還包括以加入含水助劑的方式進行混合造粒，所述含水助劑包括以下至少一種：
    19、成型助劑、孔結構調整助劑和催化性能助劑。
    20、可選的，所述含水助劑的重量m3和所述非晶態ρ-氧化鋁的重量m1滿足關系式：m3:m1＝(0.1～1):1。
    21、第二方面，本申請提供了一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑，所述催化劑是由第一方面所述的制備方法所制備得到的，所述非晶態金屬氧化物的重量m2和所述催化劑的總重量m5滿足關系式：m2:m5＝(0.01～0.5):1。
    22、第三方面，本申請提供了一種臭氧氧化催化劑，所述臭氧氧化催化劑包括第二方面所述的催化劑；所述臭氧氧化催化劑的孔容量為0.1ml/g～0.8ml/g，所述臭氧氧化催化劑的比表面為100m2/g～400m2/g。
    23、本申請實施例提供的上述技術方案與現有技術相比具有如下優點：
    24、本申請實施例提供的一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑的制備方法，所述制備方法包括：將金屬氧化物的前驅體進行第一焙燒，以快速失去結晶水及可氣化成分，得到非晶態金屬氧化物；將非晶態ρ-氧化鋁和所述非晶態金屬氧化物進行混合造粒，以得到催化劑生球；將所述催化劑焙燒生料進行第二焙燒，以得到具有非晶態金屬氧化物的催化劑產品；其中，所述第一焙燒的溫度差≥300℃，所述第一焙燒的時間≤600s。第一焙燒的溫度差可以是≥300℃，以及第一焙燒的時間可以是≤600s，可以在極短時間內通過第一焙燒提供足量的熱量，以促使金屬氧化物的前驅體失去結晶水及可氣化成分，并發生徹底的分解或者部分分解，從而可以避免金屬氧化物的前驅體經過長時間焙燒生成具有完整晶格的金屬氧化物，以得到具有完全非晶狀態或者部分非晶狀態的金屬氧化物，而具有完全非晶狀態或者部分非晶狀態的金屬氧化物在宏觀狀態上具有大量的空間裂隙并且在微觀狀態上具有大量的晶格缺陷，一方面足量的空間裂隙和晶格缺陷的非晶態金屬氧化物可以有效的結合氧化鋁分子，以提高γ-氧化鋁球載體承載非晶態金屬氧化物的數量，足量的非晶態金屬氧化物可以有效地提高催化劑催化臭氧產生羥基自由基的能力，另一方面足量的空間裂隙和晶格缺陷的非晶態金屬氧化物可以有效地與臭氧分子結合，以提高催化劑催化臭氧產生羥基自由基的能力，從而可以得到具有較高催化效果的γ-氧化鋁球載體類臭氧氧化催化劑。
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    【技術保護點】
    
                                
    1.一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
    2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一焙燒的溫度差為300℃～1000℃，所述第一焙燒的時間為0.5s～600s；
    3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述非晶態金屬氧化物的重量m2和所述非晶態ρ-氧化鋁的重量m1滿足關系式：m2:m1＝(0.01～0.5):1。
    4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物的前驅體包括以下至少一種：
    5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水化反應的溫度為35℃～90℃，所述水化反應的時間≥24h。
    6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二焙燒的溫度為200℃～800℃，所述第二焙燒的時間為1h～6h。
    7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述混合造粒還包括以加入含水助劑的方式進行混合造粒，所述含水助劑包括以下至少一種：
    8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述含水助劑的重量m3和所述非晶態ρ-氧化鋁的重量m1滿足關系式：m3:m1＝(0.1～1):1。
    9.一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑，其特征在于，所述催化劑是由權利要求1～8任一項所述的制備方法所制備得到的，所述非晶態金屬氧化物的重量m2和所述催化劑的總重量m5滿足關系式：m2:m5＝(0.01～0.5):1。
    10.一種臭氧氧化催化劑，其特征在于，所述臭氧氧化催化劑包括權利要求9所述的催化劑；所述臭氧氧化催化劑的孔容量為0.1mL/g～0.8mL/g，所述臭氧氧化催化劑的比表面為100m2/g～400m2/g。
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    【技術特征摘要】
    
                                
    1.一種具有非晶態金屬氧化物的催化劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
    2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一焙燒的溫度差為300℃～1000℃，所述第一焙燒的時間為0.5s～600s；
    3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述非晶態金屬氧化物的重量m2和所述非晶態ρ-氧化鋁的重量m1滿足關系式：m2:m1＝(0.01～0.5):1。
    4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物的前驅體包括以下至少一種：
    5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水化反應的溫度為35℃～90℃，所述水化反應的時間≥24h。
    6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第二焙燒的溫度為200℃～800℃，所述第二焙燒的時間為1h～6h。...
                            
    
                            
    【專利技術屬性】
    
                                技術研發人員：史立達，鄒繼承，宋六九，趙言培，王智錦，王劍，殷晏國，
    
        申請(專利權)人：中鋁山東有限公司，
    
        類型：發明
    
        國別省市：
    
                            
    
                            
                        
    
                    
    
                    
                    
                     
                
    
                
                
    
                    
    
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