一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法。具体步骤如下：(1)采用溶胶凝胶法制备催化剂前驱体，将铜盐和铁盐溶解在水中，经络合、水浴加热和搅拌等步骤形成前驱体溶胶；(2)将湿凝胶干燥、研磨并采用自蔓延燃烧法获得催化剂样品；(3)将催化剂样品冷却、研磨和高温焙烧，制得所述处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂。本发明专利技术催化剂是Cu‑Fe双金属催化剂，以CuFe2O4为主要活性成分，该非均相固体催化剂，提高类Fenton法中H2O2对苯酚的降解效率，减少反应时间，且无二次污染，便于回收。

【技术实现步骤摘要】
一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法
本专利技术涉及催化剂制备领域，尤其涉及一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法。
技术介绍
含酚废水主要来源于冶金、制药、煤化工等行业排放，其具有毒性和腐蚀性，排放到环境中会产生严重的污染问题。现阶段，含酚废水的处理方法主要有溶剂萃取法、生化法、膜分离法和高级氧化法等。溶剂萃取法和生化法的处理效果有限，不宜作为单独的处理单元；膜分离法在处理过程中会产生高浓度的膜浓缩液，膜污染等问题也会制约其后续处理效果；高级氧化法，如催化湿式氧化法、Fenton与类Fenton法，是目前最具可行性和发展前景的处理方法。类Fenton法常采用光波、电解、催化剂、微波等技术，与传统Fenton法进行耦合联用，以达到更好的处理效果。采用非均相催化剂的类Fenton法解决了传统Fenton法在运行当中pH要求严格、H2O2的利用率低、产生铁泥污染等问题，已经被广泛应用到工业污水的处理当中。非均相催化剂提高了H2O2对目标污染物的降解效率，减少了反应时间，且无二次污染，易于回收。研究制备反应时间短、性质稳定、便于回收的固相催化剂，优化传统Fenton技术的反应条件，是推动类Fenton法等高级氧化法发展的关键因素。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法，该方法通过改变双金属催化剂的协同作用，增加对H2O2的利用率，提高羟基自由基(·OH)活性，从而使得类Fenton非均相催化剂对苯酚废水表现出较高的去除率。本专利技术所述的技术方案为：一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法，即通过溶胶凝胶-自蔓延燃烧-高温焙烧法制备了Cu-Fe双金属催化剂，其具体步骤如下：(1)按CuFe2O4化学计量比称量，将铜盐和铁盐溶解于纯水中，混合搅拌均匀，得到金属盐溶液；(2)将络合剂溶解后，加入上述金属盐溶液中；然后将混合后的溶液在水浴加热条件下搅拌，直至形成凝胶状；(3)将凝胶干燥、研磨、加热点燃；(4)将所述燃烧产物冷却研磨，经高温焙烧，得到处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂。优选步骤(1)中所述的铜盐和铁盐为含铜和铁的硝酸盐、硫酸盐或氯盐。在催化剂的同一次制备中优选两种单一金属盐类型相同。优选步骤(1)中所述铁盐溶液的摩尔浓度为0.4～0.8mol/L，铜盐溶液的摩尔浓度为0.2～0.4mol/L。优选步骤(2)中所述的络合剂为柠檬酸或草酸；所述络合剂溶液的摩尔浓度为0.8-1.0mol/L；铜离子和络合剂的摩尔比为1：(2～4)。优选水浴温度为60～80℃。优选步骤(3)中所述的干燥温度为100～110℃，时间为11～13h。优选步骤(4)中所述的焙烧的温度为400～800℃，焙烧时间为5～7小时。本专利技术进一步提供了一种上述制备方法制备得到的处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂。该催化剂可用于处理苯酚废水，去除效率高。有益效果：本专利技术选用溶胶凝胶-自蔓延燃烧-高温焙烧法，制备Cu-Fe双金属催化剂，以CuFe2O4为主要活性成分，用于类Fenton法催化H2O2氧化处理苯酚废水，该非均相固体催化剂，提高类Fenton法中H2O2对苯酚的讲降解效率，减少反应时间，且制备时间较短，性质稳定，无二次污染，便于回收。解决了传统Fenton法在运行当中pH要求严格、H2O2的利用率低、产生铁泥污染等问题。附图说明图1为实施例1制得的催化剂使用次数对去除率的影响图。具体实施方式下述实施例中所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1：制备处理苯酚废水用催化剂按照如下步骤制备处理苯酚废水用催化剂：(1)将硝酸铁和硝酸铜缓慢溶解于装有超纯水中，混合搅拌均匀，得到金属盐溶液。硝酸铁溶液的摩尔浓度为0.4mol/L，硝酸铜溶液的摩尔浓度为0.2mol/L。(2)选取的络合剂柠檬酸摩尔浓度为0.8mol/L，溶解后按照铜离子和络合剂的摩尔比为1：2加入至上述金属盐溶液中。将混合后的溶液在水浴加热条件下搅拌，水浴温度为60℃，直至烧杯中的溶液形成凝胶状。(3)将凝胶在100℃干燥11小时，研磨、加热点燃，待燃烧完毕后获得初步的催化剂样品。(4)将所述燃烧产物冷却研磨，经400℃高温焙烧5小时，得到所述处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂。本实例制备的催化剂的催化性能评价通过一下方式实现：利用类Fenton非均相高效催化剂催化H2O2处理某化工厂苯酚废水，原水苯酚浓度为100mg/L，COD浓度为500mg/L，双氧水投加量为1.6mg/L，催化剂投加量为2.5g/L，反应时间为60分钟，加入实施例1制备的催化剂，苯酚去除率为80％，COD去除率为75％。在实例1的反应条件下进行对应制备的催化剂重复使用实验。考察催化剂重复使用次数对苯酚和COD去除效果的影响，结果如图1所示。从图中可以看出：当再次使用催化剂进行第二次实验时，催化剂对苯酚和COD依然有较高的去除率，但去除率较第一次实验效果下降幅度较大。整体而言，制备的催化剂经多次使用后仍具有一定的催化效果，这说明催化剂的稳定性良好，催化活性不易流失，不会产生二次污染。实施例2、制备处理苯酚废水用催化剂按照如下步骤制备处理苯酚废水用催化剂：(1)将硫酸铁和硫酸铜缓慢溶解于装有超纯水中，混合搅拌均匀，得到金属盐溶液。硫酸铁溶液的摩尔浓度为0.6mol/L，硫酸铜溶液的摩尔浓度为0.3mol/L。(2)选取的络合剂柠檬酸的摩尔浓度为0.9mol/L，溶解后按照铜离子和络合剂的摩尔比为1：3加入至上述金属盐溶液中。将混合后的溶液在水浴加热条件下搅拌，水浴温度为70℃，直至烧杯中的溶液形成凝胶状。(3)将凝胶在105℃干燥12小时，研磨、加热点燃，待燃烧完毕后获得初步的催化剂样品。(4)将所述燃烧产物冷却研磨，经600℃高温焙烧6小时，得到所述处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂。本实例制备的催化剂的催化性能评价通过一下方式实现：利用类Fenton非均相高效催化剂催化H2O2处理某化工厂苯酚废水，原水苯酚浓度为100mg/L，COD浓度为500mg/L，双氧水投加量为1.6mg/L，催化剂投加量为2.5g/L，反应时间为60分钟，加入实施例2制备的催化剂，苯酚去除率为90％，COD去除率为85％。在实例2的反应条件下进行对应制备的催化剂重复使用实验。考察催化剂重复使用次数对苯酚和COD去除效果的影响，结果与实例1类似，使用至第10次时，苯酚和COD的去除率分别为79％、75％。说明制备的催化剂经多次使用后仍具有一定的催化效果，这说明催化剂的稳定性良好，催化活性不易流失，不会产生二次污染。实施例3、制备处理苯酚废水用催化剂按照如下步骤制备处理苯酚废水用催化剂：(1)将氯化铁和氯化铜缓慢溶解于装有超纯水中，混合搅拌均匀，得到金属盐溶液。氯化铁溶液的摩尔浓度为0.8mol/L，氯化铜溶液的摩尔浓度为0.4mol/L。(2)选取的络合剂草酸的摩尔浓度为1.0mol/L，溶解后按照铜离子和络合剂的摩尔比为1：4加入至上述金属盐溶液中。将混合后的溶液在水浴加热条件下搅拌，水浴温度为80本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法，其具体步骤如下：(1)按CuFe2O4化学计量比称量，将铜盐和铁盐溶解于纯水中，混合搅拌均匀，得到金属盐溶液；(2)将络合剂溶解后，加入上述金属盐溶液中；将混合后的溶液在水浴加热条件下搅拌，直至形成凝胶状；(3)将凝胶干燥、研磨、加热点燃；(4)将所述燃烧产物冷却研磨，经高温焙烧，得到处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂的制备方法，其具体步骤如下：(1)按CuFe2O4化学计量比称量，将铜盐和铁盐溶解于纯水中，混合搅拌均匀，得到金属盐溶液；(2)将络合剂溶解后，加入上述金属盐溶液中；将混合后的溶液在水浴加热条件下搅拌，直至形成凝胶状；(3)将凝胶干燥、研磨、加热点燃；(4)将所述燃烧产物冷却研磨，经高温焙烧，得到处理苯酚废水用类Fenton非均相高效催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的铜盐和铁盐为含铜和铁的硝酸盐、硫酸盐或氯盐。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述铁盐溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕月，刘志英，徐炎华，张蕴，郑虞琪，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32