本发明专利技术实施例公开了一种类芬顿反应催化剂，包括以质量分数计的如下原料：三聚氰酸25％～55％；富氮有机物40％～70％；血红素3％～10％。使用血红素作为铁的来源与石墨相碳氮(g‑C3N4)掺杂制备得到铁离子掺杂g‑C3N4的催化剂，g‑C3N4具有二维纳米片状结构，且颗粒平面上有很多孔隙结构，铁离子嵌入进去，形成较多的表面高活性点位，从而实现处理效果稳定、pH适用范围广、重复利用率高的目的。
Catalyst for Fenton-like Reaction, Preparation, Degradation of Organic Wastewater and Its Application
The embodiment of the invention discloses a Fenton-like reaction catalyst, which comprises the following raw materials in mass fraction: 25%-55% cyanuric acid; 40%-70% nitrogen-rich organic matter; and 3%-10% heme. Heme was used as the source of iron and graphite phase carbon-nitrogen (g_C3N4) was doped to prepare iron ion-doped catalyst g_C3N4. The catalyst g_C3N4 has a two-dimensional nano-flake structure, and there are many porous structures in the particle plane. Iron ions were embedded into the catalyst to form more surface active sites, so as to achieve stable treatment effect, wide range of pH application and high reuse rate.
【技术实现步骤摘要】
类芬顿反应催化剂、制备方法、降解有机污水的方法及其应用
本专利技术实施例涉及废水处理领域，特别涉及一种类芬顿反应催化剂、制备方法、降解有机污水的方法及其应用。
技术介绍
近年来，难降解的有机物所造成的环境污染日益成为一个极具挑战性的技术难题。越来越多的新兴环境污染物如药品及其代谢物、内分泌干扰物、消毒副产物及其衍生物等进入到人类的生存环境中。这些环境污染物大多具有毒性和难降解性，传统处理方法难以将其高效去除。因此需要更加高效的处理方法以提升对其的处理效果。芬顿/芬顿氧化是处理有毒有害及难降解有机污染物较为实用的技术。通过产生高活性的氧化性物种如羟基自由基(.OH)、硫酸根自由基(.SO4-)等含有不饱和单电子的基团，与有机物进行反应，从而实现有机物的降解及矿化。高级氧化技术作为一种新兴的技术，对有机废水的治理具有重要作用。以Fe2+和H2O2为代表的传统均相芬顿氧化虽然氧化效果好，但是也有较多的缺点。如投入水中的Fe无法分离回收，后续处理中还会产生大量的铁泥，造成二次污染，H2O2的利用效率不高等。因此研发高效的非均相芬顿催化剂，以降低污水处理成本，避免二次污染是目前亟需解决的问题。目前报道的非均相催化剂的研究多集中在纳米材料和介孔分子筛负载方面。制备原料需要用到价格昂贵的金属有机化合物，同时合成过程多用水热合成反应釜,制备产量低，且经过多次洗涤后，损失量较大。而基于g-C3N4的非均相催化剂具有诸多优点，如制备原料价廉、成本低、高效等，因而具有广大的应用前景。石墨相氮化碳(g-C3N4)独特的结构使其在光催化性能上具有一定的优越性，使其研究受到了广泛的关注。但g-C3N4较低的比表面积以及较高的光生载流子复合率限制了其应用。综上所述，提供一种新型的芬顿反应催化剂是目前亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种类芬顿反应催化剂、制备方法、降解有机污水的方法及其应用，扩大了pH的适用范围，提高了重复利用率。为解决上述技术问题，本专利技术的实施例提供了一种类芬顿反应催化剂，包括以质量分数计的如下原料：三聚氰酸25％～55％富氮有机物40％～70％血红素3％～10％。本专利技术的实施例还提供了上述类芬顿反应催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、将三聚氰酸、富氮有机物的溶液混合后在恒温水浴中震荡2～6小时，抽滤干燥，研磨成粉末；S2、将S1中的粉末分散至水中，然后将溶解后的血红素缓慢滴加至其中，混合后进行过滤，真空干燥后，研磨成粉末；S3、将S2中的粉末在惰性气体下，500～600摄氏度下焙烧1～3小时，700～900摄氏度下1～5小时。本专利技术的实施例还提供了上述类芬顿反应催化剂在有机污水降解中的应用。本专利技术的实施例还提供了一种使用上述类芬顿反应催化剂降解污水的方法，包括如下步骤：将类芬顿反应催化剂、过氧化物混入待降解污水中，用盐酸或者氢氧化钠溶液调节pH，在15-25A的氙灯光源下降解。本专利技术实施例相对于现有技术而言，使用血红素作为铁的来源与石墨相碳氮(g-C3N4)掺杂制备得到铁离子掺杂g-C3N4的催化剂，g-C3N4具有二维纳米片状结构，且颗粒平面上有很多孔隙结构，铁离子嵌入进去，形成较多的表面高活性点位，因此能够不断地进行电子循环，加速过氧化物中过氧键的断裂，催化过氧化物源源不断的生成高活性自由基与有机污染物中的有机物分子发生反应，从而实现处理效果稳定、pH适用范围广、重复利用率高的目的。另外，富氮有机物选自三聚氰胺、乙二胺、双氰胺、氰胺、硫脲、尿素中的一种或多种。另外，S2中使用氢氧化钠溶液溶解血红素，S2中混合后的二价铁离子的质量浓度为4％～9％。另外，惰性气体的纯度大于95％。另外，富氮有机物为乙二胺、三聚氰胺的组合，S1中将三聚氰酸、富氮有机物的溶液混合的步骤包括将三聚氰酸超声分散均匀后，加入乙二胺溶液至三聚氰酸完全溶解，溶解后的溶液呈澄清透明状；再将三聚氰胺超声分散；最后将上述两者溶液混合。另外，待处理污水的pH为1～10。另外，用盐酸或者氢氧化钠溶液调节pH至3，在300W的氙灯光源下降解20分钟。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是本专利技术实施例1中制备的类芬顿反应催化剂在分辨率为20nm时的扫描电子显微镜图；图2是本专利技术实施例1中制备的类芬顿反应催化剂在分辨率为2nm时的扫描电子显微镜图。具体实施例为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。实施例1称取三聚氰酸、三聚氰胺以及血红素，使它们的质量百分含量为45％、50％、5％，超声混匀。再将5％的血红素加入混合液中，充分混匀，干燥后，在氮气氛围下550摄氏度保持1小时，800摄氏度条件下保持2小时。即得到类芬顿反应催化剂。然后将类芬顿反应催化剂即刻处理染料，处理时，将类芬顿反应催化剂按0.2g/L，过氧化氢按5％的体积比例混入待处理的染料废水中，用盐酸或者氢氧化钠溶液调节pH为3。在15-25A的氙灯光源下，反应20分钟后，污染物的降解率达到99％以上。实施例2按照以下质量百分含量称取原料：三聚氰酸25％～55％富氮有机物40％～70％血红素3％～10％。需要说明的是，本实施例中的富氮有机物选自三聚氰胺、乙二胺，当然也可以选自双氰胺、氰胺、硫脲、尿素中的一种或多种，本实施例在此不一一赘述。本实施例涉及一种类芬顿反应催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)制备前驱体：将三聚氰酸超声分散均匀后，加入乙二胺溶液至三聚氰酸完全溶解，溶解后的溶液呈澄清透明状；再将三聚氰胺超声分散；最后将上述两者溶液混合。在恒温水浴中震荡2～6小时，抽滤干燥，研磨成粉，备用。(2)将步骤(1)中得到的粉末分散于水中，然后将溶解后的血红素，慢慢滴加至其中。暗反应半小时后再将其过滤，在真空干燥箱中干燥8小时后，研磨成粉末，备用。(3)将步骤(2)中的粉末在N2的氛围下，500～600摄氏度下保持1～3小时，700～900摄氏度下保持1～5小时，即得到类芬顿反应催化剂，本实施例中的类芬顿反应催化剂的扫描电子显微镜图如图1～2所示。将上述类芬顿反应催化剂即刻处理有机废水，处理时，将类芬顿反应催化剂按0.2g/L，过硫一酸盐或过硫二酸盐按5％的体积比例混入待处理的染料废水中，用盐酸或者氢氧化钠溶液调节pH为3。在300W的氙灯光源下，反应20分钟后，污染物的降解率达到99％以上。对比例1用实施例1中的催化剂作为本实施例的催化剂。为研究氧化剂的用量对污染物降解的影响，首先做一组对比试验，对比加氧化剂(过氧化氢)与不加氧化剂(过氧化氢)的降解效果，以及氧化剂的量在多少时降解效果最好。结果表明，不加氧化剂时，污染物几乎不降解，也就是说降解效果差。实施例1中的条件都不变，用盐酸或者氢氧化钠溶液调节pH为3，用不同量的氧化剂对污染物进行降解，将氧化剂的量本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种类芬顿反应催化剂，其特征在于，包括以质量分数计的如下原料：三聚氰酸 25％～55％富氮有机物 40％～70％血红素 3％～10％。
【技术特征摘要】
1.一种类芬顿反应催化剂，其特征在于，包括以质量分数计的如下原料：三聚氰酸25％～55％富氮有机物40％～70％血红素3％～10％。2.根据权利要求1所述的类芬顿反应催化剂，其特征在于，所述富氮有机物选自三聚氰胺、乙二胺、双氰胺、氰胺、硫脲、尿素中的一种或多种。3.权利要求1或2中所述的类芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将三聚氰酸、富氮有机物的溶液混合后在恒温水浴中震荡2～6小时，抽滤干燥，研磨成粉末；S2、将S1中的粉末分散至水中，然后将溶解后的血红素缓慢滴加至其中，混合后进行过滤，真空干燥后，研磨成粉末；S3、将S2中的粉末在惰性气体下，500～600摄氏度下焙烧1～3小时，700～900摄氏度下1～5小时。4.根据权利要求3所述的类芬顿反应催化剂的制备方法，其特征在于，S2中使用氢氧化钠溶液溶解血红素，S2中混合后的二价铁离子的质量浓度为4％～9％。5.根据权利要求3所述的类芬顿反应催化剂的制备方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴西林，楼炬峰，王浩，林红军，陈建荣，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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