一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法及其应用技术

一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法及其应用，本发明专利技术涉及水处理领域。本发明专利技术要解决现有水处理存在降双酚A解速度慢，降解不完全的技术问题。方法：该尖晶石以乙酸镁和乙酸钴为原料，加入三甘醇，尿素经反应后，通过水热法，干燥，灼烧，制得。本发明专利技术催化剂制作方法简单，原材料价格低廉；催化过一硫酸盐效果好，性能稳定，只有5～10μgL

Preparation and Application of a Magnesium Cobalt Spinel Catalyst

The invention relates to a preparation method of magnesium cobalt acid spinel catalyst and its application, and relates to the field of water treatment. The invention aims to solve the technical problems of slow degradation speed and incomplete degradation of bisphenol A in existing water treatment. METHODS: The spinel was prepared from magnesium acetate and cobalt acetate by adding triethylene glycol, urea, hydrothermal method, drying and burning. The preparation method of the catalyst is simple, the raw material price is low, the catalytic effect of persulfate is good and the performance is stable, only 5-10 ugL.

【技术实现步骤摘要】
一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法及其应用
本专利技术涉及水处理领域。
技术介绍
传统的高级氧化技术以·OH为主要活性物质降解污染物。·OH具有极强的氧化性和无选择性，使得它与有机物反应速度很快，氧化速率常数大多在108M-1s-1～1010M-1s-1。过硫酸盐高级氧化技术是近年来发展起来的以SO4·-为活性物种降解污染物的新型高级氧化技术,是一种类芬顿法。过一硫酸盐的氧化还原电位是1.82V。SO4·-中有一个孤对电子,其氧化还原电位接近于·OH。SO4·-具有较高的氧化还原能力,理论上可以降解大多数有机物。双酚A以其强烈的雌激素活性而闻名，广泛应用于聚碳酸酯、环氧树脂、阻燃剂等。最近，双酚A已经无所不在地发现在水生环境中由于废水的过度排放或处理不当垃圾填埋场渗滤液,它的浓度在某些河流中达到8μgL-1。不幸的是，在饮用水、食物、水生动物和人类中也发现了双酚A。双酚A的广泛存在对地球上的生物物种构成威胁，不仅因为它的雌激素活性，还包括致癌、精子计数减少和基因毒性等其他不良影响。此外，即使是低剂量的双酚A也被认为对公众健康有风险，尤其是对出生后早期暴露的双酚A。因此，开发有效的处理技术以去除水中的双酚A至关重要。在我国，对北京某典型污水厂调查结果显示，在城市污水系统的污染物中，双酚A含量最高达825μgL-1；我国一些地表水中已存在双酚A，且某些地表水污染较明显，其水样富集物与双酚A活性有显著的剂量—效应关系。城市的空气中同样发现了双酚A，而且，由于人们生活中广泛用到以双酚A为原料生产的物品，双酚A就会释放出来，污染人们的日常生活环境，尤为严重的是在医用材料和食品包装中加入的双酚A，会直接进入人体，危害人类健康。双酚A的降解脱除主要有以下三种方法：物理吸附，化学氧化，生物降解。还有一些例如藻类和桉叶吸附的方法。但是普遍成本高，降解速度慢，双酚A降解不完全。使用吸附法，经济有效的吸附剂制备比较困难，还存在解析的问题；采用氧化法，工艺的运行处理费用较高，在一定程度上限制了它们的推广；利用微生物降解，是否会产生二次污染，微生物是否会释放出对人类有害的物质。
技术实现思路
本专利技术要解决现有水处理存在降双酚A解速度慢，降解不完全的技术问题，而提供一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法及其应用。一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，具体按以下步骤进行：一、将纯水与三甘醇混合，再加入乙酸镁和乙酸钴，混合搅拌均匀；再加入尿素，混合均匀，得到混合液；二、将混合液倒入反应釜中，然后放入烘箱中加热至温度为160～200℃，保持5～10h，得到钴酸镁前驱体，然后用超纯水清洗，再采用乙醇清洗；然后在烘箱中干燥，研磨，得到预制粉体；三、将步骤二得到的预制粉体放入在马弗炉中煅烧，然后冷却，研磨，得到所述利用尖晶石制备钴酸镁催化剂。所述钴酸镁尖晶石催化剂作为催化剂催化过一硫酸盐用于去除有机污染物。具体按以下步骤进行：取磷酸缓冲溶液，加入所述钴酸镁尖晶石催化剂和过一硫酸盐，控制钴酸镁尖晶石催化剂，进行催化氧化反应，完成所述的一种钴酸镁尖晶石催化剂的应用本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一：催化剂制作方法简单，原材料价格低廉。二：催化剂催化过一硫酸盐效果好，性能稳定，只有5～10μgL-1的金属离子溶出。三：5分钟内完全降解双酚A。经测试表明，同单独用过一硫酸盐氧化相比，本专利技术催化剂显示了很高的催化活性，在反应时间为5分钟内对水中的双酚A去除率达百分之百，而且此催化剂具有较高的化学稳定性，在反应后的水溶液中检测出微量镁钴离子的溶出，很有希望应用于实际水处理领域。而钴酸镁催化剂无明显的吸附作用。而单独使用过一硫酸盐氧化双酚A，只能降解少量双酚A。该催化剂制作简单，成本低，操作简单，双酚A降解完全。本专利技术找到一种实用、方便且有较高效率的催化剂，能够有效地实现催化过一硫酸盐氧化水体中有机污染物的方法。本专利技术制备的钴酸镁尖晶石催化剂催化过一硫酸盐用于去除有机污染物。附图说明图1为实施例一制备钴酸镁尖晶石催化剂催化过一硫酸盐对水中双酚A去除效率对比曲线图，“■”代表钴酸镁尖晶石催化剂催化过一硫酸盐，“●”代表使用钴酸镁尖晶石催化剂，“▲”代表单独使用磷酸缓冲液。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，具体按以下步骤进行：一、将纯水与三甘醇混合，再加入乙酸镁和乙酸钴，混合搅拌均匀；再加入尿素，混合均匀，得到混合液；二、将混合液倒入反应釜中，然后放入烘箱中加热至温度为160～200℃，保持5～10h，得到钴酸镁前驱体，然后用超纯水清洗，再采用乙醇清洗；然后在烘箱中干燥，研磨，得到预制粉体；三、将步骤二得到的预制粉体放入在马弗炉中煅烧，然后冷却，研磨，得到所述利用尖晶石制备钴酸镁催化剂。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中乙酸镁和乙酸钴的摩尔比为(1～10)∶1。其它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不同的是：步骤一中尿素的摩尔量为乙酸镁和乙酸钴总摩尔量的20％。其它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的是：步骤二中加热至温度为180℃，保持6h。其它与具体实施方式一至三之一相同。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的是：步骤二中用超纯水清洗三次，再采用乙醇清洗三次。其它与具体实施方式一至四之一相同。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的是：步骤二中干燥温度为90～120℃，干燥时间为6～10h。其它与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三中煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h，控制升温速率为5℃/min。其它与具体实施方式一至六之一相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三中研磨后的粒径为20nm～100nm。其它与具体实施方式一至七之一相同。具体实施方式九：具体实施方式一所述的一种钴酸镁尖晶石催化剂作为催化剂催化过一硫酸盐用于去除有机污染物。具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：该方法具体按以下步骤进行：取磷酸缓冲溶液，加入所述钴酸镁尖晶石催化剂和过一硫酸盐，控制钴酸镁尖晶石催化剂的浓度为0.01～0.1g/L、过一硫酸盐的浓度为50～200μmol/L，进行催化氧化反应，完成所述的一种钴酸镁尖晶石催化剂的应用。其它与具体实施方式九相同。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式十不同的是：磷酸缓冲溶液浓度为5mmol/L、pH为7。其它与具体实施方式十相同。采用以下实施例验证本专利技术的有益效果：实施例一：本实施例一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，具体按以下步骤进行：一、将35mL纯水与105mL三甘醇混合，再加入0.8mmol乙酸镁和0.2mmol乙酸钴，混合搅拌均匀；再加入0.2mmol尿素，混合均匀，得到混合液；二、将混合液倒入反应釜中，然后放入烘箱中加热至温度为180℃，保持6h，得到钴酸镁前驱体，然后用超纯水清洗三次，再采用乙醇清洗三次；然后在烘箱中干燥，干燥温度为90℃，干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：一、将纯水与三甘醇混合，再加入乙酸镁和乙酸钴，混合搅拌均匀；再加入尿素，混合均匀，得到混合液；二、将混合液倒入反应釜中，然后放入烘箱中加热至温度为160～200℃，保持5～10h，得到钴酸镁前驱体，然后用超纯水清洗，再采用乙醇清洗；然后在烘箱中干燥，研磨，得到预制粉体；三、将步骤二得到的预制粉体放入在马弗炉中煅烧，然后冷却，研磨，得到所述利用尖晶石制备钴酸镁催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于该方法具体按以下步骤进行：一、将纯水与三甘醇混合，再加入乙酸镁和乙酸钴，混合搅拌均匀；再加入尿素，混合均匀，得到混合液；二、将混合液倒入反应釜中，然后放入烘箱中加热至温度为160～200℃，保持5～10h，得到钴酸镁前驱体，然后用超纯水清洗，再采用乙醇清洗；然后在烘箱中干燥，研磨，得到预制粉体；三、将步骤二得到的预制粉体放入在马弗炉中煅烧，然后冷却，研磨，得到所述利用尖晶石制备钴酸镁催化剂。2.根据权利要求1所述的一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中乙酸镁和乙酸钴的摩尔比为(1～10)∶1。3.根据权利要求1所述的一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中尿素的摩尔量为乙酸镁和乙酸钴总摩尔量的20％。4.根据权利要求1所述的一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，其特征在于步骤二中加热至温度为180℃，保持6h。5.根据权利要求1所述的一种钴酸镁尖晶石催化剂的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军，于佳馨，徐浩丹，汪达，甄宇菲，李冬，何廷堃，
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