本发明涉及催化材料技术领域，尤其涉及一种负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法。
背景技术：
随着工业的发展和人民生活水平的提高，水环境问题已经成为制约经济发展的瓶颈之一。水环境污染严重，水处理行业在将来的很长时间内将面临着严峻的挑战。
高级氧化水处理技术是一种以羟基自由基为主要氧化物的水处理技术，负载金属氧化物颗粒催化剂的添加可以促进羟基自由基的产率。以臭氧氧化技术为例，臭氧氧化技术是一种高效的高级氧化水处理技术，臭氧的氧化还原电位高达2.07ev，能够氧化分解水中的大多数有机物，特别适用于处理高色度、难生物降解的有机废水。
现有技术中，臭氧氧化技术以其处理效率高、氧化能力强和易于控制等优点而受到广泛关注。但臭氧氧化在水处理过程中也存在诸如臭氧利用率低、有机物氧化不彻底、矿化度等问题。而负载金属氧化物颗粒催化剂的引进，不仅提高了臭氧的利用效率，对于有机物的分解矿化也有显著的促进作用。因此高效、稳定、便捷、环保且易分离的非均相催化剂的开发成为臭氧氧化的关键技术之一。
现有的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备多为浸渍法、共沉淀法、熔融法等方法，但是存在流程复杂、负载量少、不易控制等问题。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，用于解决上述问题。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
一种负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，包括以下步骤：
s10：配制海藻酸钠溶液；
s20：制备催化剂载体颗粒；
s30：配制海藻酸钠溶液和催化剂载体的混合液；
s40：配制金属盐溶液；
s50：将步骤s30中得到的混合液滴加到步骤s40的金属盐溶液中，获得包含催化剂载体的凝胶层，并对凝胶层进行预处理；
s60：将预处理后的凝胶层进行焙烧处理，获得负载金属氧化物颗粒催化剂。
进一步，步骤s10中海藻酸钠溶液的浓度为0.5-10wt％。
进一步，步骤s20中，所述催化剂载体为火山岩浮石、活性炭、活性氧化铝、多孔玻璃和陶瓷中的一种或多种，且所述催化剂载体颗粒的粒径为1.4mm-1.6mm。
进一步，步骤s30中，所述催化剂载体和海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量比为1：(0.01-0.1)。
进一步，步骤s40中，所述金属盐溶液为具有臭氧催化活性的过渡金属的硫酸盐、硝酸盐、氯化盐中的一种或多种制成的溶液，其中所述具有臭氧催化活性的金属包括但不限于mn、fe、co、ce和ni，且所述金属盐溶液的浓度为2-30wt％。
进一步，步骤s50中，混合液中的催化剂载体和金属盐溶液中金属盐的质量比为1：(0.001-0.1)；所述预处理为静置12h后，过筛，并在80℃的温度下烘干24h。
进一步，步骤s60中，所述焙烧温度为400℃-700℃，焙烧时间为2h-6h，升温速率为5-10℃/min。
本发明具有如下有益效果：本发明的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法中，通过将金属氧化物分布于催化剂载体表面，从而提高了臭氧的催化效率，还具有便捷、负载金属量比例可调、节能环保、易回收重复利用等优点。另一方面，本发明中的催化剂载体可选用火山岩等天然材料，方便易得的同时，还能减少成本。
附图说明
图1为本发明中轻质火山岩负载铁锰金属氧化物前后xrd图谱。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种高效、稳定、便捷、环保且易分离的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法。
具体地，一种负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，包括以下步骤：
s10：配制海藻酸钠溶液；
在本发明的实施例中，称取一定质量的海藻酸钠置于水中，充分搅拌，获得浓度为0.5-10wt％的海藻酸钠溶液。
s20：制备催化剂载体颗粒；
在本发明的实施例中，选取火山岩浮石、活性炭、活性氧化铝、多孔玻璃和陶瓷中的一种或多种作为催化剂载体，对催化剂载体粉碎后过筛，获得粒径为1.4mm-1.6mm的催化剂载体颗粒。
s30：配制海藻酸钠溶液和催化剂载体的混合液；
在本发明的实施例中，将催化剂载体放入海藻酸钠溶液中，充分搅拌，获得混合液，其中催化剂载体和海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量比为1：(0.01-0.1)。
s40：配制金属盐溶液；
在本发明的实施例中，所述金属盐溶液为具有臭氧催化活性的过渡金属的硫酸盐、硝酸盐、氯化盐中的一种或多种制成的溶液，其中所述具有臭氧催化活性的金属包括但不限于mn、fe、co、ce和ni。具体地，所述金属盐溶液的浓度为2-30wt％。
s50：将步骤s30中得到的混合液滴加到步骤s40的金属盐溶液中，获得包含催化剂载体的凝胶层，并对凝胶层进行预处理；
在本发明的实施例中，将混合液通过蠕动泵缓慢滴加到金属盐溶液中，混合液中的催化剂载体和金属盐溶液中金属盐的质量比为1：(0.001-0.1)；所述预处理为静置12h后，过筛，并在80℃的温度下烘干24h。
s60：将预处理后的凝胶层进行焙烧处理，获得负载金属氧化物颗粒催化剂。
在本发明的实施例中，焙烧温度为400℃-700℃，焙烧时间为2h-6h，升温速率为5-10℃/min。
本发明的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法制备的催化剂，主要用于臭氧催化氧化水处理工艺。具体地，臭氧经过催化剂催化后，可以产生更多的羟基自由基，从而提高臭氧的催化效率，更能有效降解废水中的有机污染物，同时提高对废水中的有机物的降解效率和矿化度。另一方面，金属氧化物负载在载体表面，在促进催化效率的同时，还能减少催化活性组分的流失，且金属氧化物和载体易于分离，从而减少了成本损失，具有多重环保价值。
本发明的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法中，将催化剂载体与海藻酸钠溶液混合得到混合液，再将混合液缓慢滴加到金属盐溶液中，形成包裹催化剂载体的海藻酸钠凝胶层，过筛烘干后，高温焙烧，金属盐分解氧化得到颗粒细小的金属氧化物，并分布于催化剂载体表面，从而提高了臭氧的催化效率。本发明的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法和现有技术相比，具有便捷、负载金属量比例可调、节能环保、易回收重复利用等优点，具有一定的工业推广价值。另一方面，本发明中的催化剂载体可选用火山岩等天然材料，方便易得的同时，还能减少成本。
实施例2
一种负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，包括以下步骤：
s10：配制浓度为2wt％的海藻酸钠溶液；
s20：选取火山岩浮石作为催化剂载体，粉碎后过筛，得到粒径为1.5的火山岩浮石颗粒；
s30：配制海藻酸钠溶液和催化剂载体的混合液，其中火山岩浮石和海藻酸钠的质量比为50:1；
s40：分别配制浓度为2wt％的fe和mn的金属盐溶液；
s50：将步骤s30的混合液通过蠕动泵缓慢滴加到步骤s40中配制的两种金属盐溶液中，获得包含催化剂载体的凝胶层，并将凝胶层静置12h后，过筛，并在80℃的温度下烘干24h；
s60：将步骤s50中处理后的凝胶层在马弗炉中于空气氛围下600℃焙烧4h，升温速率为8℃/min，自然降温后，获得负载铁锰金属氧化物的火山岩浮石催化剂。
利用x射线衍射仪(xrd)对轻质火山岩负载铁锰金属氧化物前后进行物相分析，其结果如图1所示，从xrd图谱中可以看到，出现了fe2o3与mn3o4特征衍射峰，说明该两种金属氧化物已经负载在火山岩上。
实施例3
以“对氯间二甲苯酚”模拟废水为主要研究对象，使用臭氧曝气装置处理模拟废水。配制初始浓度为100mg/l的模拟废水，臭氧的投加量为50mg/l,处理时间为30min，催化剂为负载氧化铈和氧化锰的轻质火山岩催化剂，催化剂的投加量为5g/l，添加催化剂的臭氧曝气装置中的对氯间二甲苯酚的去除率与未添加催化剂的臭氧曝气处理装置相比由68％提高到了89％。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
s10：配制海藻酸钠溶液；
s20：制备催化剂载体颗粒；
s30：配制海藻酸钠溶液和催化剂载体的混合液；
s40：配制金属盐溶液；
s50：将步骤s30中得到的混合液滴加到步骤s40的金属盐溶液中，获得包含催化剂载体的凝胶层，并对凝胶层进行预处理；
s60：将预处理后的凝胶层进行焙烧处理，获得负载金属氧化物颗粒催化剂。
2.根据权利要求1所述的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s10中海藻酸钠溶液的浓度为0.5-10wt％。
3.根据权利要求1所述的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s20中，所述催化剂载体为火山岩浮石、活性炭、活性氧化铝、多孔玻璃和陶瓷中的一种或多种，且所述催化剂载体颗粒的粒径为1.4mm-1.6mm。
4.根据权利要求1所述的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s30中，所述催化剂载体和海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量比为1：(0.01-0.1)。
5.根据权利要求1所述的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s40中，所述金属盐溶液为具有臭氧催化活性的过渡金属的硫酸盐、硝酸盐、氯化盐中的一种或多种制成的溶液，其中所述具有臭氧催化活性的金属包括但不限于mn、fe、co、ce和ni，且所述金属盐溶液的浓度为2-30wt％。
6.根据权利要求1所述的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s50中，混合液中的催化剂载体和金属盐溶液中金属盐的质量比为1：(0.001-0.1)；所述预处理为静置12h后，过筛，并在80℃的温度下烘干24h。
7.根据权利要求1所述的负载金属氧化物颗粒催化剂的制备方法，其特征在于，步骤s60中，所述焙烧温度为400℃-700℃，焙烧时间为2h-6h，升温速率为5-10℃/min。
技术总结