一种制备高效Fe3O4/FeAl2O4复合膜层类芬顿催化剂的方法和应用，它涉及一种制备类芬顿催化剂的方法和应用。本发明专利技术的目的是要解决现有类芬顿催化剂存在催化剂分离回收利用难、力学性能差的问题。方法：一、碳钢抛光处理；二、光亮的碳钢与电源正极相连，作为阳极；不锈钢电解槽与电源负极相连接，作为阴极；三、采等离子体电解反应，得到高效Fe3O4/FeAl2O4复合膜层类芬顿催化剂。本发明专利技术制备的Fe3O4/FeAl2O4复合膜层类芬顿催化剂在60min内对苯酚的降解效率可达100％。本发明专利技术可获得一种制备高效Fe3O4/FeAl2O4复合膜层类芬顿催化剂的方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种制备类芬顿催化剂的方法和应用。
技术介绍
随着经济的快速发展和人口的不断增长，工业废水、农业废水及生活废水的排放量及排放种类不断增加，水体中有机污染物对环境及人类的危害日益严重。为了最大限度地降低水体污染、改善水质状况，对废水排放前的深度处理对于治理环境污染问题具有重要的意义。芬顿氧化法作为一种高级氧化技术，采用一定量的二价铁离子与过氧化氢混合，在一定PH值下产生强氧化性羟基自由基来降解有机污染物。由于芬顿氧化法操作简单、降解效率高、设备简易，另外采用Fe2+作为催化剂，而铁原料丰富、生物兼容性、成本低廉，因此芬顿氧化法受到广泛青睐。然而，均相芬顿氧化法存在pH应用范围窄、反应后产生大量铁泥、需预先调节废水PH值等问题。为了克服均相芬顿氧化法存在的缺点，进一步发展了类芬顿技术，异相类芬顿催化剂适用PH范围广甚至可在近中性条件下降解、催化剂可回收利用、无铁泥产生、H2O2利用率高而受到国内外广泛关注。传统的异性类芬顿催化剂主要为粉体材料，存在催化剂回收利用难、力学性能差的缺点
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有类芬顿催化剂存在催化剂分离回收利用难、力学性能差的问题，而提供一种制备高效Fe304/FeAl204。—种制备高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂的方法，是按以下步骤完成的:—、碳钢抛光处理:首先依次使用500目水磨砂纸、1000目水磨砂纸、1500目水磨砂纸目、2000目水磨砂纸和2500目水磨砂纸对碳钢的表面进行打磨至碳钢的表面为镜面；然后使用去离子水冲洗碳钢的表面3次?5次，再使用无水乙醇冲洗碳钢的表面3次?5次，最后使用吹风机吹干，得到光亮的碳钢；二、将步骤一中得到的光亮的碳钢置于不锈钢电解槽中的电解液中，光亮的碳钢与电源正极相连，作为阳极；不锈钢电解槽与电源负极相连接，作为阴极；三、采用脉冲电源供电，在电流密度为lA/cm2?20A/cm2、电源频率10Hz?3000Hz、电解液温度10°C?50°C和电解液的pH值为8.0?14.0的条件下进行等离子体电解氧化反应5min?30min，得到高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂；步骤三中所述的电解液由主成膜剂和添加剂组成，溶剂为水；所述的主成膜剂的浓度为lg/L?20g/L ;所述的添加剂的浓度为0.lg/L?2g/L。高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂用于处理含有苯酚的废水。本专利技术优点:—、本专利技术的电解液体系简单，经济实用，且制备工艺简单；二、本专利技术首次采用等离子电解氧化法制备Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂；三、本专利技术所得膜层具有多级嵌套孔结构，膜层颜色为灰黑色，平均孔径为6.4 μ m ；四、本专利技术制备的高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂易于回收利用，无铁泥产生，具有优异的稳定性，且处理成本低廉、工艺简单，因而具有良好的应用前景；五、本专利技术采用等离子电解沉积技术在碳钢上成功制备了高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂，可大规模生产；六、本专利技术制备的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂在60min内对苯酸的降解效率可达100%。本专利技术可获得一种制备高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂的方法。【附图说明】图1是实施例一步骤三得到的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂的XRD图谱；图1中“▲”代表Fe304衍射峰，“籲”代表FeAl2O4衍射峰；图2是实施例一步骤三得到的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂的Fe 2p3/2对应的XPS谱峰；图3是实施例一步骤三得到的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂放大1000倍的SEM图；图4是实施例一步骤三得到的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂的数码照片；图5是实施例一步骤三得到的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂放大5000倍的SEM图；图6是实施例一步骤三得到的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂降解废水的降解效率随时间的变化曲线图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:本实施方式是一种制备高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂的方法是按以下步骤完成的:—、碳钢抛光处理:首先依次使用500目水磨砂纸、1000目水磨砂纸、1500目水磨砂纸目、2000目水磨砂纸和2500目水磨砂纸对碳钢的表面进行打磨至碳钢的表面为镜面；然后使用去离子水冲洗碳钢的表面3次?5次，再使用无水乙醇冲洗碳钢的表面3次?5次，最后使用吹风机吹干，得到光亮的碳钢；二、将步骤一中得到的光亮的碳钢置于不锈钢电解槽中的电解液中，光亮的碳钢与电源正极相连，作为阳极；不锈钢电解槽与电源负极相连接，作为阴极；三、采用脉冲电源供电，在电流密度为lA/cm2?20A/cm 2、电源频率10Hz?3000Hz、电解液温度10°C?50°C和电解液的pH值为8.0?14.0的条件下进行等离子体电解氧化反应5min?30min，得到高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂；步骤三中所述的电解液由主成膜剂和添加剂组成，溶剂为水；所述的主成膜剂的浓度为lg/L?20g/L ;所述的添加剂的浓度为0.lg/L?2g/L。本实施方式优点:—、本实施方式的电解液体系简单，经济实用，且制备工艺简单；二、本实施方式首次采用等离子电解氧化法制备Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂；三、本实施方式所得膜层具有多级嵌套孔结构，膜层颜色为灰黑色，平均孔径为6.4 μ m ；四、本实施方式制备的高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂易于回收利用，无铁泥产生，具有优异的稳定性，且处理成本低廉、工艺简单，因而具有良好的应用前景；五、本实施方式采用等离子电解沉积技术在碳钢上成功制备了高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂，可大规模生产；六、本实施方式制备的Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂在60min内对苯酸的降解效率可达100%。本实施方式可获得一种制备高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂的方法。【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一不同点是:所述的主成膜剂为铝酸钠。其他步骤与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一不同点是:所述的添加剂为一水合次亚磷酸钠。其他步骤与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同点是:步骤一中所述的碳钢为Q235碳钢。其他步骤与【具体实施方式】一至三相同。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同点是:步骤三中采用脉冲电源供电，在电流密度为8A/cm2?20A/cm2、电源频率10Hz?3000Hz、电解液温度10°C?50°C和电解液pH值为8.0?14.0的条件下进行等离子体电解氧化反应5min?30min，得到高效Fe304/FeAl204复合膜层类芬顿催化剂。其他步骤与【具体实施方式】一至四相同。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同点是:步骤三中采用脉冲电源供电，在电流密度为ΙΟΑ/cm2?20A本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备高效Fe3O4/FeAl2O4复合膜层类芬顿催化剂的方法，其特征在于一种制备高效Fe3O4/FeAl2O4复合膜层类芬顿催化剂的方法是按以下步骤完成的：一、碳钢抛光处理：首先依次使用500目水磨砂纸、1000目水磨砂纸、1500目水磨砂纸目、2000目水磨砂纸和2500目水磨砂纸对碳钢的表面进行打磨至碳钢的表面为镜面；然后使用去离子水冲洗碳钢的表面3次～5次，再使用无水乙醇冲洗碳钢的表面3次～5次，最后使用吹风机吹干，得到光亮的碳钢；二、将步骤一中得到的光亮的碳钢置于不锈钢电解槽中的电解液中，光亮的碳钢与电源正极相连，作为阳极；不锈钢电解槽与电源负极相连接，作为阴极；三、采用脉冲电源供电，在电流密度为1A/cm2～20A/cm2、电源频率100Hz～3000Hz、电解液温度10℃～50℃和电解液的pH值为8.0～14.0的条件下进行等离子体电解氧化反应5min～30min，得到高效Fe3O4/FeAl2O4复合膜层类芬顿催化剂；步骤三中所述的电解液由主成膜剂和添加剂组成，溶剂为水；所述的主成膜剂的浓度为1g/L～20g/L；所述的添加剂的浓度为0.1g/L～2g/L。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜兆华，王建康，姚忠平，夏琦兴，王志江，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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