專利名稱：一種以負(fù)載稀土氧化物CeO₂和La₂O₃的Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種利用負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石作為催化劑、催化臭氧化降解水 中有機(jī)污染物、從而消除污染的水處理方法，屬于環(huán)境催化和水處理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
芳香類污染物是工業(yè)廢水中常見的污染物，是石油化工、化學(xué)、制藥等行業(yè)中常見 的原材料，具有毒性大、難降解等特點(diǎn)。近來，關(guān)于水中芳香類有機(jī)污染物的化學(xué)降解方法 的研究引起了廣泛關(guān)注。催化臭氧化作為方便實(shí)用的高級(jí)氧化技術(shù)，在水處理中具有重要的應(yīng)用前景。催 化臭氧化可以分為均相催化和多相催化，前者是溶液體系中的離子發(fā)揮催化作用，而后者 是依靠固體催化劑表面發(fā)揮催化作用。同均相催化相比較，多相催化的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是避免了 溶解的離子帶來的二次污染，因?yàn)樵S多金屬離子也是環(huán)境有害的。為了提高臭氧化效率，人 們開發(fā)了多種固體催化劑。然而從實(shí)際應(yīng)用的角度來看，高效穩(wěn)定的多相催化材料依然是 比較少見的，開發(fā)活性高、性能穩(wěn)定的臭氧化催化劑，對(duì)于提高催化臭氧化的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 是非常重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種新型、穩(wěn)定的催化材料及其使用方法，以提高催化臭氧 化的實(shí)用價(jià)值。Y型沸石材料是一類眾所周知的多孔材料，被廣泛應(yīng)用為吸附材料或者催化劑載 體，然而并未在臭氧化水處理中得到應(yīng)用。我們已經(jīng)提出將Y沸石作為臭氧化催化材料，研 究了其使用方法，取得了良好的效果(中國(guó)專利，公開號(hào)CN 101585577A)。在進(jìn)一步的研 究中發(fā)現(xiàn)，負(fù)載稀土氧化物的Y沸石在催化臭氧化中表現(xiàn)了更好的催化性能，因此本發(fā)明 提出以負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石作為催化劑、催化臭氧化降解水中有機(jī)污染物。本發(fā)明的具體內(nèi)容包括(1)提出了一種利用負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方 法，其特征在于將人工合成而又負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石(又稱分子篩)添加到臭氧化 水處理體系中，攪拌條件下通入臭氧，進(jìn)行臭氧化處理；(2)臭氧化處理完畢，通過靜置、離心、過濾等方法，將負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石 分離出來，用于下一次的催化過程；上述臭氧化處理過程通常在5_35°C室溫條件下進(jìn)行，添加沸石與所處理水的質(zhì)量 相對(duì)比例通常在0. 001-0. 05之間。所用的Y型沸石可以是鈉型的，也可以是經(jīng)過離子交換 后變?yōu)闅湫偷模凰玫腨型沸石結(jié)構(gòu)中硅鋁的相對(duì)含量可以不同，在本發(fā)明的方法中負(fù)載 稀土氧化物后都可以用作催化材料。本發(fā)明中負(fù)載的稀土氧化物是指CeO2和La203。采用上述負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石作為催化劑后，在相同的臭氧投入量情況下，對(duì)有機(jī)污染物的降解速率有所加快，礦化程度顯著提高。具體提高程度與加入的催化劑 相對(duì)比例以及反應(yīng)條件(包括溫度、攪拌速率、污染物濃度、臭氧投入量、水體PH等)有關(guān)。與現(xiàn)有處理方法相比較，本發(fā)明提出的水處理方法具有顯著的特點(diǎn)(1)負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石是一類多孔材料，負(fù)載過程并沒有降低表面積，通 常BET比表面積仍可達(dá)δΟΟπι、—1以上，顆粒尺度較小(微米級(jí)別)，在水中具有較好的分散 性，并且負(fù)載后提高了表面羥基密度，這對(duì)于提高催化性能是非常關(guān)鍵的。正是因?yàn)槿绱藘?yōu) 勢(shì)，在使用中較小的投入量即可取得較好的催化效果；(2)負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，在催化臭氧化條件下顯示 了較好的穩(wěn)定性，重復(fù)使用多次，催化效果能夠得到較好的保持，這對(duì)于其實(shí)際應(yīng)用是另一 個(gè)關(guān)鍵因素。(3)負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石對(duì)水中苯酚的吸附性能非常微弱，其催化作用主 要來自沸石表面促進(jìn)臭氧分子的分解，因此污染物分子對(duì)其影響非常小，這也是其穩(wěn)定性 好的原因之一。(4)負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石材料目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商品化，價(jià)格相對(duì)便宜，為其實(shí) 用提供了重要的保障。


附圖1是實(shí)施例1中苯酚隨時(shí)間的變化曲線圖。附圖2是實(shí)施例2中苯酚隨時(shí)間的變化曲線圖。附圖3是實(shí)施例3中苯酚隨時(shí)間的變化曲線圖。附圖4是實(shí)施例4中苯酚隨時(shí)間的變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以處理含苯酚水為例，來說明其催化效果與實(shí)施方式，但本發(fā)明的范圍不 限于此。實(shí)施例1在200ml含苯酚初始濃度為IOOmg L—1的模擬廢水中，添加負(fù)載稀土氧化物的Y型 沸石1. 0g，開動(dòng)攪拌，在反應(yīng)溫度20°C下通入臭氧流量0. 47mg mirT1的臭氧，記錄不同時(shí)間 下苯酚的濃度。結(jié)果如圖1所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解。實(shí)施例2在200ml含苯酚初始濃度為IOOmg L—1的模擬廢水中，添加負(fù)載稀土氧化物的Y型 沸石1. 0g，開動(dòng)攪拌，在反應(yīng)溫度5°C下通入臭氧流量0. 47mg mirT1的臭氧，記錄不同時(shí)間 下苯酚的濃度。結(jié)果如圖2所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解。實(shí)施例3在200ml含苯酚初始濃度為IOOmg L—1的模擬廢水中，添加負(fù)載稀土氧化物的Y型 沸石1. 0g，開動(dòng)攪拌，在反應(yīng)溫度35°C下通入臭氧流量0. 47mg mirT1的臭氧，記錄不同時(shí)間 下苯酚的濃度。結(jié)果如圖3所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解。實(shí)施例4在200ml含苯酚初始濃度為IOOmg L—1的模擬廢水中，添加負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石1. Og,開動(dòng)攪拌，在反應(yīng)溫度20°C下通入臭氧流量0. 47mg mirT1的臭氧60分鐘，記錄 苯酚的濃度。反應(yīng)結(jié)束后，將沸石濾出，再投入200ml含苯酚初始濃度為IOOmg L—1的模擬 廢水中，在反應(yīng)溫度20°C下通入臭氧流量047mg mirT1的臭氧60分鐘，記錄苯酚的濃度。結(jié) 果如圖4所示，表明沸石的加入顯著促進(jìn)了苯酚的降解，并且在重復(fù)使用中催化活性保持 較好的穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
一種以負(fù)載稀土氧化物CeO2和La2O3的Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法，其特征在于在臭氧化水處理的體系中，加入負(fù)載稀土氧化物CeO2和La2O3的Y型沸石作為催化劑，加快有機(jī)污染物的氧化降解，臭氧化處理完畢，通過靜置、離心、過濾等方法，將負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石分離出來，用于下一次的催化過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以負(fù)載稀土氧化物CeO2和La2O3的Y型沸石作為催化劑的臭 氧化水處理方法，臭氧化水處理過程在5-35°C的室溫條件下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種利用負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石作為催化劑的臭氧化水處理方法，其特征在于將人工合成而又負(fù)載稀土氧化物的Y型沸石(又稱分子篩)添加到臭氧化水處理體系中，攪拌條件下通入臭氧，進(jìn)行臭氧化處理；負(fù)載過程并沒有降低表面積，通常BET比表面積仍可達(dá)500m2g-1以上，并且負(fù)載后提高了表面羥基密度，有助于獲得更好的催化性能。
文檔編號(hào)B01J29/08GK101891296SQ201010229979
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者崔京京, 朱娟, 李煒, 柴笑宇, 浦珅, 王光麗, 董玉明, 蔣平平 申請(qǐng)人:江南大學(xué)