1.一種紫外光-臭氧協同氧化催化材料,其特征在于:以負載活性炭的錳砂顆粒為基本骨架;以混合金屬氧化物作為活性組分負載在基本骨架的最外層;其中,基本骨架上活性炭負載量為基本骨架比表面積達到3000m2/g~4000m2/g;混合金屬氧化物中的主要活性組分為TiO2,助活性組分為堿土金屬氧化物,活性組分總負載量為基本骨架質量的10%~30%。
2.根據權利要求1所述的紫外光-臭氧協同氧化催化材料,其特征在于催化材料的粒徑為0.225mm~0.550mm。
3.根據權利要求1所述的紫外光-臭氧協同氧化催化材料,其特征在于所述錳砂顆粒是天然錳礦砂;其粒徑為0.150mm~0.300mm;所述的活性炭是粉末狀果殼活性炭,其碘值為1200mg/g~1500mg/g的,其粒徑為0.075mm~0.105mm。
4.根據權利要求1所述的紫外光-臭氧協同氧化催化材料,其特征在于所述的堿土金屬氧化物為CaO和MgO,其質量比CaO:MgO為(1~5):1;助活性組分堿土金屬氧化物的負載質量占主要活性組分TiO2負載質量的1%~10%。
5.根據權利要求1所述的紫外光-臭氧協同氧化催化材料,其特征在于負載的混合金屬氧化物結構均為鈣鈦礦型。
6.一種制備如權利要求1所述的紫外光-臭氧協同氧化催化材料的方法,其具體步驟如下:
(1)取天然錳礦砂在自來水下沖洗,在酸溶液中煮沸,過濾,自來水沖洗至中性,干燥;
(2)將果殼活性炭粉末加入堿溶液配置成混合溶液,使活性炭在水浴中攪拌活化;
(3)將步驟(2)得到的混合溶液真空過濾,取出濾后的活性炭粉末,將其置于100~200℃的電熱鼓風干燥箱中干燥2~4小時至恒重;降溫后,取出活化后的果殼活性炭,待用;
(4)配制濃度為10%~20%的堿溶液,將上述活化處理后的果殼活性炭按與堿溶液質量體積比g/L為(10~20):1攪拌混勻,制成活性炭膠體溶液;
(5)將預處理后的錳砂顆粒按與活性炭膠體溶液質量體積比為(20~40):1g/L浸漬在步驟(4)得到的活性炭膠體溶液中,陳化2~3小時,后經過濾,在保護氣氛下進行500~800℃高溫焙燒處理2~4小時,得到錳砂-活性炭骨架結構,重復浸漬焙燒,直至該骨架結構的比表面積達到3000m2/g~4000m2/g;
(6)分別配制質量濃度為10~20g/L的二氧化鈦溶液、氧化鈣和氧化鎂溶液;將氧化鈣與氧化鎂溶液以(1~5):1體積比混合均勻,制成混合堿土金屬氧化物溶液A;
(7)將上述TiO2溶液與混合溶液A以(1~3):1的體積比混合均勻,制成混合溶液B;
(8)取步驟(5)中催化材料的骨架結構按固液質量體積比為(10~20):1g/L浸漬在上述混合溶液B中,浸漬6~12小時后取出;在保護氣氛下進行二次高溫焙燒處理,焙燒溫度為400~800℃,焙燒時間為2~4小時;重復浸漬焙燒,直至總金屬氧化物負載質量為負載前錳砂-活性炭骨架質量的10%~30%;得紫外光-臭氧協同氧化催化材料。
7.根據權利要求6所述的方法,其特征在于步驟(1)中酸溶液為質量濃度為10%~20%的硝酸溶液;錳砂顆粒與酸溶液的固液體積比為(20~40):1g/L;煮沸時間為1~2小時;于鼓風干燥箱中的干燥溫度為100℃~200℃,干燥時間為1~2小時;步驟(2)中堿溶液為質量濃度為10%~50%的氫氧化鈉溶液;粉末活性炭與堿溶液的質量體積比為(20~50):1g/L;水浴活化溫度為80~100℃,活化時間為6~12小時,攪拌轉速為400~800r/min。
8.根據權利要求6所述的方法,其特征在于步驟(5)和(8)中所述的保護氣氛為氦氣。
9.一種如權利要求1所述的紫外光-臭氧協同氧化催化材料在微污染原水中的應用。
10.根據權利要求9所述的應用,其具體步驟為:
(1)取COD含量在50~1000mg/L的微污染原水,將紫外光-臭氧協同氧化催化材料按其質量與廢水體積比為(10~50):1g/L投入將要處理的廢水中,將PH調至5~7范圍內,同時輔以100W-300W高壓紫外汞燈照射;
(2)將吸附飽和后的復合材料過濾后繼續輔以100W-300W高壓紫外光照射,使表面污染物降解,再重新投入廢水處理體系中循環利用。