一種臭氧氧化催化劑的合成方法及其應用
1.本發明涉及一種臭氧氧化催化劑，特別涉及一種用于處理煤礦礦井水的臭氧氧化催化劑的合成方法及其應用。
背景技術：
2.在煤礦開采過程中，由于乳化液和固化劑的使用、開采地質條件的變化、機械設備檢修油污的混入，以及排水系統混入的其他污染因素，容易導致煤礦礦井涌水化學需氧量cod
cr
等指標異常升高，有時codcr可超過200 mg/l。
3.現有的礦井水處理工藝一般為“預沉調節
→
混凝沉淀
→
過濾
→
超濾”，其對乳化液、固化劑等這些水溶性物質的去除能力極為有限，致使codcr指標經常不能滿足相應的回用標準，致使處理后的水既不能外排也不能回用。對于礦井水這類可生化性差的工業廢水而言，通常采用高級氧化方法對有機污染物進行處理。在高級氧化反應過程中，氧化劑在催化劑的作用下產生活性極強的自由基，通過自由基與有機化合物之間的加合、取代、電子轉移、斷鍵等，使水體中的難降解有機物氧化降解成低毒或無毒的小分子物質，甚至直接降解礦化為co2和h2o。
4.高級氧化技術主要包括化學氧化法、電化學氧化法、濕式氧化法、超臨界水氧化法和光催化氧化法等。而化學氧化法就是其中應用最多、效果也最好的一種方法。化學氧化法主要包括芬頓試劑氧化法和臭氧氧化法。芬頓試劑氧化法由于處理過程需要使用大量的硫酸、雙氧水等危險性高的管控藥劑，特別是對于大水量的礦井水而言，應用受到一定限制。臭氧氧化法是利用臭氧做作為強氧化劑，氧化廢水中的有機物或無機物，從而對廢水進行處理，是水處理中應用最為廣泛的化學氧化法之一。
5.在對煤礦礦井水進行處理時，為了降低煤礦礦井水codcr的指標，同時不造成二次污染，本發明研發了一種生產成本低廉，可大量生產和使用的臭氧氧化催化劑。
技術實現要素：
6.本發明的目的是提供一種臭氧氧化催化劑的合成方法。
7.本發明的另一個目的是提供臭氧氧化催化劑的應用。
8.本發明提供的技術方案為：一種臭氧氧化催化劑的合成方法，步驟為：將無水硝酸鹽溶于蒸餾水中，配成溶液，將無機載體浸于溶液中，攪拌均勻后靜置，然后放入高溫爐中，110-130℃保溫3-4小時，500-600℃煅燒2-3小時，冷卻至室溫，即得。
9.進一步地，所述無水硝酸鹽是硝酸銅、硝酸鋅、硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸鐵、硝酸鈰、硝酸鑭中的一種或以任意比例的任意幾種的混合物。
10.所述無機載體是活性氧化鋁和/或分子篩。
11.所述的每100ml蒸餾水中溶解無水硝酸鹽15-25g，浸入無機載體20-30g。
12.所述的靜置時間為20-26h。
13.所述的保溫溫度為120℃，煅燒溫度為550-580℃。
14.更進一步地，本發明還公開了臭氧氧化催化劑在煤礦礦井水處理中的應用。
15.臭氧氧化催化劑在煤礦礦井水處理中的應用時，應用于經混凝沉淀和石英砂過濾后的礦井水，每1l礦井水投入2.5-15g的臭氧氧化催化劑，用于降解其有機污染物。
16.本發明臭氧氧化催化劑的生產成本低廉，合成條件溫和，在應用于礦井水處理時，臭氧在銅、鋅、鈷、鎳、鐵、鈰、鑭的氧化物的催化作用下，可以產生氧化能力極強的羥基自由基
·
oh，其有極高的氧化電位（2.80 ev），氧化能力極強，可以與大多數有機污染物發生快速的鏈式反應，把有害物質氧化成co2、h2o或礦物鹽，無二次污染。
17.與現有技術相比，本發明臭氧氧化催化劑的生產成本低，處理條件溫和，應用操作簡便，無二次污染，適用于工業化處理的要求，可大范圍的推廣使用。
具體實施方式
18.下面所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
19.實施例1將3 g無水硝酸銅溶于20 ml蒸餾水中，配成溶液，將4 g活性氧化鋁浸于其中，攪拌均勻后靜置24小時；然后將所得的樣品放入高溫爐中依次120℃保溫3小時，500℃煅燒2小時；最后，樣品隨爐冷卻至室溫獲得催化劑。通過電感耦合等離子體光譜測得金屬氧化物固載量為1.22%。
20.向2 l經混凝沉淀和石英砂過濾后的礦井水（cod
cr
為87.5 mg/l）中投加20 g所制備的催化劑，調節臭氧產生效率為8 g/h，通入臭氧30 min，剩余水樣codcr為14.2 mg/l。
21.實施例2將3 g無水硝酸鋅溶于20 ml蒸餾水中，配成溶液，將5 g分子篩浸于其中，攪拌均勻后靜置20小時；然后將所得的樣品放入高溫爐中依次120℃保溫3小時，500℃煅燒3小時；最后，樣品隨爐冷卻至室溫獲得催化劑。通過電感耦合等離子體光譜測得金屬氧化物固載量為1.28%。
22.向2 l經混凝沉淀和石英砂過濾后的礦井水（cod
cr
為85.2 mg/l）中投加5 g所制備的催化劑，調節臭氧產生效率為10 g/h，通入臭氧30 min，剩余水樣codcr為17.6 mg/l。
23.實施例3將5 g無水硝酸鐵溶于20 ml蒸餾水中，配成溶液，將6 g活性氧化鋁浸于其中，攪拌均勻后靜置24小時；然后將所得的樣品放入高溫爐中依次120℃保溫4小時，500℃煅燒3小時；最后，樣品隨爐冷卻至室溫獲得催化劑。通過電感耦合等離子體光譜測得金屬氧化物固載量為1.21%。
24.向2 l經混凝沉淀和石英砂過濾后的礦井水（cod
cr
為89.4 mg/l）中投加5 g所制備的催化劑，調節臭氧產生效率為2 g/h，通入臭氧40 min，剩余水樣codcr為16.8 mg/l。
25.實施例4將4 g無水硝酸鈷和1 g硝酸鑭溶于20 ml蒸餾水中，配成溶液，將6 g分子篩浸于
其中，攪拌均勻后靜置24小時；然后將所得的樣品放入高溫爐中依次120℃保溫3小時，500℃煅燒2小時；最后，樣品隨爐冷卻至室溫獲得催化劑。通過電感耦合等離子體光譜測得金屬氧化物固載量為1.27%。
26.向2 l經混凝沉淀和石英砂過濾后的礦井水（cod
cr
為84.2 mg/l）中投加15 g所制備的催化劑，調節臭氧產生效率為6 g/h，通入臭氧40 min，剩余水樣codcr為13.6 mg/l。
27.實施例5將3 g無水硝酸鎳和1 g硝酸鈰溶于20 ml蒸餾水中，配成溶液，將5 g活性氧化鋁浸于其中，攪拌均勻后靜置26小時；然后將所得的樣品放入高溫爐中依次120℃保溫3小時，500℃煅燒3小時；最后，樣品隨爐冷卻至室溫獲得催化劑。通過電感耦合等離子體光譜測得金屬氧化物固載量為1.32%。
28.向2 l經混凝沉淀和石英砂過濾后的礦井水（cod
cr
為85.6 mg/l）中投加10 g所制備的催化劑，調節臭氧產生效率為4 g/h，通入臭氧30 min，剩余水樣codcr為12.4 mg/l。
29.實施例6將1 g無水硝酸銅和2 g無水硝酸鑭溶于20 ml蒸餾水中，配成溶液，將6 g活性氧化鋁浸于其中，攪拌均勻后靜置24小時；然后將所得的樣品放入高溫爐中依次120℃保溫4小時，500℃煅燒3小時；最后，樣品隨爐冷卻至室溫獲得催化劑。通過電感耦合等離子體光譜測得金屬氧化物固載量為1.36%。
30.向2 l經混凝沉淀和石英砂過濾后的礦井水（cod
cr
為87.2 mg/l）中投加25 g所制備的催化劑，調節臭氧產生效率為8 g/h，通入臭氧30 min，剩余水樣codcr為10.6 mg/l。
31.最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的范圍。
技術特征：
1.一種臭氧氧化催化劑的合成方法，其特征在于，步驟為：將無水硝酸鹽溶于蒸餾水中，配成溶液，將無機載體浸于溶液中，攪拌均勻后靜置，然后放入高溫爐中，110-130℃保溫3-4小時，500-600℃煅燒2-3小時，冷卻至室溫，即得。2.根據權利要求1所述的臭氧氧化催化劑的合成方法，其特征在于，所述無水硝酸鹽是硝酸銅、硝酸鋅、硝酸鈷、硝酸鎳、硝酸鐵、硝酸鈰、硝酸鑭中的一種或以任意比例的任意幾種的混合物。3.根據權利要求1所述的臭氧氧化催化劑的合成方法，其特征在于，所述無機載體是活性氧化鋁和/或分子篩。4.根據權利要求1所述的臭氧氧化催化劑的合成方法，其特征在于，所述的每100ml蒸餾水中溶解無水硝酸鹽15-25g，浸入無機載體20-30g。5.根據權利要求1所述的臭氧氧化催化劑的合成方法，其特征在于，所述的靜置時間為20-26h。6.根據權利要求1所述的臭氧氧化催化劑的合成方法，其特征在于，所述的保溫溫度為120℃，煅燒溫度為550-580℃。7.權利要求1-6任意一項所述的臭氧氧化催化劑在煤礦礦井水處理中的應用。
技術總結
本發明公開了一種臭氧氧化催化劑的合成方法及其應用，涉及一種臭氧氧化催化劑。一種臭氧氧化催化劑的合成方法，是將無水硝酸鹽溶于蒸餾水中，配成溶液，將無機載體浸于溶液中，攪拌均勻后靜置，然后放入高溫爐中，110-130℃保溫3-4小時，500-600℃煅燒2-3小時，冷卻至室溫，即得。本發明臭氧氧化催化劑的生產成本低，處理條件溫和，應用操作簡便，無二次污染，適用于工業化處理的要求，可大范圍的推廣使用。可大范圍的推廣使用。
