本发明专利技术属于工业催化剂技术领域，具体为一种可再生非均相芬顿型催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术催化剂以商用沸石为载体，以高分子对载体进行表面修饰，再以Fe或Co为活性组分进行负载，最后经焙烧在沸石表面形成铁或钴复合价态氧化物。该催化剂对工业中难处理的含酚类或染料等有机废水具有高效降解能作用，在室温（<30℃）和接近中性条件（pH=6～8）下对废水中有机物降解率可达90%以上，且催化剂再生性能良好。本发明专利技术利用非均相芬顿催化剂进行氧化去除废水中酚类和染料等有机物，成本低、不产生二次污染，是一项非常具有应用前景的有机废水处理工艺。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工业催化剂
，具体涉及一种非均相芬顿(Fenton)催化剂及其 制备方法，还涉及该催化剂在降解工业有机废水中的应用。
技术介绍
随着社会发展和人口增长，由此造成的环境污染日益加剧，去除水中难降解污染 物、减少水体污染已经引起了人们的广泛关注。随着废水水质日趋复杂和国家对环 境保护的重视，传统处理方式已经越来越难以满足难降解废水的处理需求。 高级氧化技术(AOPs)基于体系中产生的强氧化活性的羟基自由基(HO ·)，可以无 选择的去除和降解常规方法无法分解的有机污染物，已经广泛应用于酚类、药物、农药和垃 圾渗滤液等废水的处理中。与其他高级氧化技术相比，芬顿体系有较长的研究历史和较广阔的应用空 间。 芬顿体系在使用过程中具有试剂无毒性，均相体系没有传输阻碍，操作简单，投资 相对较小等优点，所以一直广泛用于有毒有害废水的处理中。但传统芬顿法仍存在缺点，如 H2O2利用率低，反应所需pH较低，产生的Fe2+和Fe3+影响出水色度等。因此类芬顿体系逐渐受 到人们的关注，如通过引入光照(可见光、紫外光）、电流等诱导HO ·产生;研究应用于芬顿 体系的新型催化剂，提高芬顿体系处理能力并尽量消除其负面影响。 芬顿催化剂早期研究主要集中在均相方面，具有催化反应迅速，无传质阻力，反应 条件更温和等优点，常用催化剂为过渡金属，如Co、Fe、Mn、Cu、Ni等盐类，研究表明硫酸铜 、硫酸铁\!1.，61:.31.，〇3七317818 Today2005，107,68]催化染料废水的效果均非常显著。随着芬顿体系中催化剂研究的深入， 均相催化剂存在适用PH范围较窄、催化剂难以回收利用、化学污泥产量大且难处理等问题， 因此，非均相催化剂逐渐成为芬顿体系的研究重点。非均相催化剂与废水的分离较简便，处 理流程大大简化，常用非均相催化剂主要分为三类:贵金属（如？(^丨^1!^ 8等）、过渡金属 (主要为Fe和Co)及稀土金属等。大量研究表明，贵金属和稀土金属具有较高的催化活性和 催化稳定性，过渡金属虽然活性相对一般，但价格较低，在非均相芬顿体系催化剂开发上具 有显著的发展优势和潜在的发展前景。 沸石是一种无机硅酸盐类多孔材料，作为催化剂载体具有较高的稳定性、较大的 比表面积以及较高的酸性位。我们所选用的沸石(Y型沸石、β沸石、丝光沸石、ZSM-5、镁碱沸 石等)具有12员环或10员环孔道结构，均已实现工业生产，成本较低，来源广泛，因此本专利技术 采用一系列商用沸石作为芬顿催化剂载体。 苯酚是最常见的有毒性、强腐蚀性的难降解有机物之一。苯酚主要用于合成材料、 酚醛树脂、油漆、炸药、煤气、炼油、纺织等工业。含酚废水来源广、水量多、危害大。苯酚作为 一种典型难降解物质，当使用的催化剂对其有显著降解效果时，则可认为催化剂效果良好。 本专利技术以一系列商用沸石作为载体，通过高分子对其表面进行修饰后负载Fe或Co 的氧化物，从而制备高稳定性类芬顿催化剂。该催化剂在室温和接近中性PH条件下能高效 降解酚类废水和染料废水，具有非常重要的工业应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种室温与中性pH条件下具有优异低温催化活性的高稳 定性可再生非均相芬顿型催化剂及其制备方法，以及在降解酚类和染料等工业有机废水中 的应用。 本专利技术提出的可再生非均相芬顿型催化剂，以沸石为载体、以过渡金属Fe、Co为活 性组分、通过引入高分子来调节Fe、Co在载体表面分布而制备得到;活性组分在催化剂中的 负载量为5~25wt.%。该催化剂在室温(<30°C)和接近中性条件(pH=6~8)下与H 2O2共同作用， 表现出具有强的氧化能力，有机物（以苯酚和罗丹明B为例)在2h内的降解率均可超过90%， 适合处理各种浓度的酚类和染料废水，且催化剂稳定性和再生性能良好。 本专利技术提出的芬顿型催化剂的制备方法，具体步骤如下： (1) 将高分子聚合物溶于一定量甲醇溶液，再将作为载体的商用沸石分子筛浸渍于上 述溶液中；室温下搅拌l-12h，用旋转蒸发仪去除溶剂，30-100°C干燥l_12h，然后高温 (110-130°C，优选 120°C)活化； (2) 将活性组分Fe或Co的前驱体配置成前驱体盐溶液； (3) 将活性组分的前驱体盐溶液采用常压浸渍到沸石载体上，浸渍温度为10-25°C，浸 渍时间〇. 5h~l2h;以金属元素计，控制催化剂中最终活性组分负载量为5~25wt. %; (4) 将浸渍后的固体在25~120°C下干燥卜5h，然后置于马弗炉中300~700°C下焙烧2~ 7h，即得到所需的沸石负载型催化剂。 本专利技术催化剂使用回收后经干燥处理，再置于马弗炉中焙烧，得到可再生的催化 剂。 上述方法中，所述高分子聚合物为聚醚酰亚胺、聚乙烯亚胺伙聚甲亚胺等;所用载 体为商用Y型沸石、β沸石、丝光沸石、镁碱沸石、ZSM-5沸石等，其硅铝比为2-%，晶粒尺寸为 0 · 1~2μπι〇上述方法中，所用铁源(金属Fe活性组分的前驱体)为硝酸铁(Fe(NO3) 3 · 9Η20)、硫 酸亚铁铵（（NH4)2Fe(S〇4)2.6H20)、氯化铁(FeCl3)、硫酸铁(Fe 2(SO4)3)等，钴源(金属Co活性 组分的前驱体）为硝酸钴（Co(NO 3)2 · 6H20)、氯化钴（CoCl2 · 6H20)、硫酸钴（CoS〇4 · 7H20) 等。配制的盐溶液浓度为0.18-0.9mol/L。 本专利技术催化剂经回收后，干燥处理的温度为25-120°C，时间为1-5 h，置于马弗炉 中焙烧，温度为300~700°C，时间为2~7h，得到可再生的催化剂。 本专利技术制备的催化剂，可用于高效降解酚类废水和染料废水。 具体来说，在酚类和染料废水中投加少量双氧水和上述非均相催化剂构成类芬顿 反应体系进行反应。 其中，所述的酚类为苯酚或萘酚中的一种或一种以上，浓度为l-2000ml/L;所述的 染料废水为罗丹明B和酸性红1中的一种或一种以上，染料浓度为l-1000ml/L。 其中，反应体系的pH=6-8，反应温度为10-30°C。 本专利技术以商用沸石为载体的类芬顿催化剂的设计原理及催化作用机理如下： 在催化剂材料的体系设计上，采用商用沸石作为载体，用聚乙烯亚胺等高分子对载体 进行修饰，不仅增强了活性组分在载体上的分散性，也调节了活性组分的化学价态，进而能 有效提高芬顿反当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可再生非均相芬顿型催化剂，其特征在于，以沸石为载体、以过渡金属Fe或Co为活性组分、通过引入高分子来调节Fe、Co在载体表面分布而制备得到；活性组分在催化剂中的负载量为5~25wt.%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程晓维，邓勇辉，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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