一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了涉及一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料及其制备方法与应用，所述的催化材料以废弃物为原料，减少废弃物的污染，降低复合材料的制备成本；且催化活性高、催化反应速率快。上述磁性凹凸棒类芬顿催化材料，由每升废酸溶液与30～480g凹凸棒混合而成。

A magnetic attapulgite-like Fenton catalytic material and its preparation method and Application

The invention discloses a magnetic attapulgite-like Fenton catalytic material and its preparation method and application. The catalytic material takes waste as raw material, reduces waste pollution, reduces the preparation cost of composite materials, and has high catalytic activity and fast catalytic reaction rate. The magnetic attapulgite-like Fenton catalytic material is composed of 30-480g attapulgite mixed with waste acid solution per liter.

【技术实现步骤摘要】
一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及一种芬顿催化材料及其制备方法与应用，尤其是一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料及其制备方法与应用。
技术介绍
传统的芬顿技术已被证明可以有效降解有机污染物，特别是在难生物降解的有机物的废水处理中，高级氧化技术获得较好的发展和应用。但是传统的芬顿技术仍然具有许多关键的不足，近年来类芬顿技术已被证实适用pH范围宽，不会产生大量污泥，从而可以避免产生二次污染，是具有良好推广运用前景的技术。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料，该催化材料以废弃物为原料，减少废弃物的污染，降低复合材料的制备成本；且催化活性高、催化反应速率快。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是这样的：一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料，由每升废酸溶液与30～480g凹凸棒混合而成。优选地，所述废酸溶液的含铁量为60～120g/L，H+含量为910mg/L。本专利技术的目的之二在于提供上述磁性凹凸棒类芬顿催化材料的制备方法，该制备方法反应条件温和，可在常压下进行，无需使用表面活性剂及其他有机溶剂，减少了制备过程中产生的污染。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是这样的：一种如上所述磁性凹凸棒类芬顿催化材料的制备方法，将凹凸棒放入废酸溶液中，搅拌，加热，加沉淀剂调节pH，恒温搅拌，分离，收集沉淀物，水洗，干燥。优选地，所述废酸溶液的含铁量为60～120g/L。优选地，所述废酸溶液的H+含量为900～920mg/L。优选地，每升废酸溶液用30～480g凹凸棒。优选地，所述加沉淀剂调节pH至6.0～12.0。优选地，所述加热至温度为60～90℃。优选地，所述恒温搅拌时间为1～4h。本专利技术的目的之三在于提供上述磁性凹凸棒类芬顿催化材料的应用。为了实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是这样的：一种如上所述磁性凹凸棒类芬顿催化材料应用于降解水中有机污染物。本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术为了实现凹凸棒石的快速分离，使用钢铁酸洗废液，即钢铁生产过程中酸洗工序产生的废液作为原料制备复合材料，使复合材料具有磁性的同时具备催化性能。充分结合铁与凹凸棒各自的特点，提升催化剂的活性及对有机污染的去除效率，加快了非均相类芬顿技术的推广运用。(2)专利技术利用钢铁酸洗废液及天然凹凸棒石作为原料，采用共沉淀法制备磁性凹凸棒类芬顿催化材料降解水中有机污染物。所制备的材料不仅克服一般非均相类芬顿催化材料活性低，催化反应速率较慢的问题，而且以废弃物为原料，实现了对工业废弃物的有效利用，减少了废弃物的污染，降低了复合材料的制备成本；且反应条件温和，可在常压下进行，无需使用表面活性剂及其他有机溶剂，减少了制备过程中产生的污染。(3)本专利技术方法相比于以FeCl3和FeSO4·7H2O为原材料制备的材料，制备成本更低。(4)本专利技术制备的磁性凹凸棒材料性质稳定，反应过程中不易发生结构破坏且材料具有磁性，反应结束后易进行固液分离。(5)本专利技术制备的磁性凹凸棒材料催化活性高，能催化芬顿反应，降解水中的有机污染物的速率快，且在较广pH范围均能起作用。附图说明图1是不同Fe/凹凸棒质量比制备催化材料对四环素降解的影响关系图；图2是实施例2制备的催化材料的SEM图像；图3是实施例2制备的催化材料的TEM图像；图4是实施例2制备的催化材料的磁滞回线图；图5是不同H2O2投加量下对四环素降解的影响关系图；图6是不同反应体系初始pH下对四环素降解的影响关系图；图7是实施例2制备的磁性凹凸棒类芬顿催化材料2与对比例1制备的环境修复材料B降解四环素的对比图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1取废酸溶液，投加凹凸棒，使废酸溶液中总铁量与凹凸棒质量比为1:0.5磁力搅拌，水浴加热到达80℃后，恒温水浴搅拌10min，加入加入沉淀剂调节体系pH＝11，恒温水浴搅拌3h后，分离获得沉淀物，水洗，干燥，即得磁性凹凸棒类芬顿催化材料1。实施例2取废酸溶液，投加凹凸棒，使废酸溶液中总铁量与凹凸棒质量比为1:1，磁力搅拌，水浴加热到达80℃后，恒温水浴搅拌10min，加入加入沉淀剂调节体系pH＝11，恒温水浴搅拌3h后，分离获得沉淀物，水洗，干燥，即得磁性凹凸棒类芬顿催化材料2。本实施例制备所得的磁性凹凸棒类芬顿催化材料的扫描电镜和投射电镜图详见图2-3。由图2-3可知，凹凸棒土表面附着了Fe3O4纳米球体微粒粒子，纳米球体粒子粒径在50nm左右，凹凸棒土呈纤维状，聚集成束。催化材料的结构类似棒状壳核结构，表面凹凸不平，材料具有较多反应活性点位，催化能力较强。本实施例制备所得的磁性凹凸棒类芬顿催化材料的磁滞回线图详见图4。由图4可知，催化材料表现出几乎零剩磁和矫顽力，表明脆化材料是超顺磁性的，磁性凹凸棒饱和磁化强度为44.13emug-1，可以在外加磁场的作用下对催化材料进行快速分离。实施例3取废酸溶液，投加凹凸棒，使废酸溶液中总铁量与凹凸棒质量比为1:2，磁力搅拌，水浴加热到达80℃后，恒温水浴搅拌10min，加入加入沉淀剂调节体系pH＝11，恒温水浴搅拌3h后，分离获得沉淀物，水洗，干燥，即得磁性凹凸棒类芬顿催化材料3。实施例4取废酸溶液，投加凹凸棒，使废酸溶液中总铁量与凹凸棒质量比为1:3，磁力搅拌，水浴加热到达80℃后，恒温水浴搅拌10min，加入沉淀剂调节体系pH＝11，恒温水浴搅拌3h后，分离获得沉淀物，水洗，干燥，即得磁性凹凸棒类芬顿催化材料4。实施例5取废酸溶液，投加凹凸棒，使废酸溶液中总铁量与凹凸棒质量比为1:4，磁力搅拌，水浴加热到达80℃后，恒温水浴搅拌10min，加入加入沉淀剂调节体系pH＝11，恒温水浴搅拌3h后，分离获得沉淀物，水洗，干燥，即得磁性凹凸棒类芬顿催化材料5。对比例1第一步：将预处理的凹凸棒土采用H2O2进行纯化，磁力搅拌5h，超声分散频率为40kHz，超声分散时间为30min，得到纯化的凹凸棒土。第二步：将纯化的凹凸棒土加入HCl溶液，搅拌5h，超声分散1h；洗涤干燥，得到活化的凹凸棒土。第三步：称取2g活化凹凸棒土，于三口烧瓶中，分散在240ml去离子水中，磁力搅拌6h，超声30min，使分散均匀。第四步：采用0.1M的NaOH调节pH＝8，向凹凸棒土悬浮液中通氮气进行曝气.第五步：将FeSO4和FeCl3分别溶于去离子水中，得到0.6mol/LFeSO4溶液与0.8mol/LFeCl3溶液。第六步：在氮气气氛下，向第四步得到的悬浮液中，分步滴加0.6mol/LFeSO4(20ml)与0.8mol/LFeCl3(20ml)，超声，使其分散均匀。第七步：在氮气气氛下，采用0.1M的NaOH调节第四步得到Fe3O4负载的凹凸棒土混合液的pH＝10，并于65℃水浴中持续搅拌1.5h。第八步：将第五步得到的Fe3O4负载的凹凸棒土，淋洗、烘干，制得所述的环境修复材料B。实验例1将实施例1-5制备所得的磁性凹凸棒类芬顿催化材料1-5分别按照0.2g/L投入pH＝7.0的100mg/l四环素溶液中，再本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料，其特征在于，由每升废酸溶液与30～480g凹凸棒混合而成。

【技术特征摘要】
1.一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料，其特征在于，由每升废酸溶液与30～480g凹凸棒混合而成。2.根据权利要求1所述一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料，其特征在于，所述废酸溶液的含铁量为60～120g/L，H+含量为910mg/L。3.一种如权利要求1-2任一所述磁性凹凸棒类芬顿催化材料的制备方法，其特征在于，将凹凸棒放入废酸溶液中，搅拌，加热，加沉淀剂调节pH，恒温搅拌，分离，收集沉淀物，水洗，干燥。4.根据权利要求3所述一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料的制备方法，其特征在于，所述废酸溶液的含铁量为60～120g/L。5.根据权利要求3所述一种磁性凹凸棒类芬顿催化材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：方战强，练劲韬，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44