一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法，本发明专利技术将钴酸亚铁FeCo2O4催化剂负载于生物质碳CF载体之上，制备出了FeCo2O4‑CF复合催化剂。由于CF具有较大的比表面积，能够让FeCo2O4催化剂吸附于其表面，有效地提升了光子利用率，并解决了由于FeCo2O4粒径小而引起的颗粒成团现象。FeCo2O4‑CF复合催化剂和FeCo2O4催化剂相比，增加了使用效率和催化性能，并大大降低了流失率，增加了使用寿命。FeCo2O4‑CF催化剂活性高，难溶于水，使用寿命长，不易中毒，易于回收，可广泛应用于降解制药废水的环境领域。同时本发明专利技术方法所制备的FeCo2O4‑CF粒径容易控制，可达到微米甚至毫米量级，使FeCo2O4‑CF复合催化剂更易分离回收。

【技术实现步骤摘要】
一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法
本专利技术涉及污水污泥处理领域，更具体的说，涉及一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法。
技术介绍
制药废水作为重要的环境污染源之一，具有污染物浓度高、结构复杂的芳香族化合物含量多等特点。常规的生物处理法、物化法、化学法等对制药废水中难降解且有抑菌作用的抗生素等污染物难以有效的去除。光催化技术在有机污染物处理方面性能卓越且发展迅速，具有低能耗、操作简单、反应条件温和、无二次污染等突出优点，能有效地将有机污染物氧化降解转化为无机小分子，具有良好的应用前景。对于光催化技术，催化剂钴酸亚铁(FeCo2O4)具有优异的催化性能及能量存储与转化性能，易于吸收利用可见光，对有机污染物的催化降解效能显著，且由于本身具有磁性能，便于通过外部磁场对其进行回收循环再利用，更因为安全无毒和突出的光催化活性引起了广泛关注。但是由于钴酸亚铁粒径小而容易引起的颗粒成团现象，故光子利用率较低，催化剂钴酸亚铁的流失率较高，不易回收且使用寿命较短。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法，用于提高光子利用率、增加催化剂的使用效率和催化性能、减小催化剂的回收难度、降低催化剂的流失率以及增加催化剂的使用寿命，解决了现有技术中钴酸亚铁由于粒径小而容易引起的颗粒成团现象，光子利用率较低，催化剂钴酸亚铁的流失率较高，不易回收且使用寿命较短技术问题。本专利技术提出一种用于自然光处理废水的催化剂，包括：生物质碳(CF)和钴酸亚铁(FeCo2O4)，其中所述生物质碳与钴酸亚铁的质量比为1:2-1:10。本专利技术还提出了一种用于自然光处理废水的催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)将一定量的亚铁例子(Fe2+)、钴离子(Co2+)和模板加入蒸馏水，充分搅拌后，加入反应容器中加热并反应一段时间，冷却至室温后，对反应容器中的产物进行洗涤并干燥；2)将洗涤并干燥后的反应物加入加热容器中进行煅烧，将煅烧后的产物进行烘干、研磨和控温焙烧，得到催化剂前体，即钴酸亚铁；3)将一定量的回收棉条或纸屑分别在乙醇和水中进行超声，将超声后的回收棉条或纸屑、所述催化剂前体以及羟基纤维素钠混合搅拌，将混合搅拌后的产物进行烘干和煅烧，即得到用于自然光处理废水的催化剂。优选地，所述模板为羟丙基β-环糊精、α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精之一种。优选地，在步骤1)中所述亚铁例子(Fe2+)、钴离子(Co2+)和模板的物质的量比为1:2:5。优选地，所述步骤1)中搅拌后加入反应容器中加热至160℃并反应24h。优选地，所述步骤1)中利用乙醇和水对反应容器中的产物进行洗涤。优选地，所述步骤2)中所述加热容器中进行煅烧时以2℃/min的升温速度加热至煅烧温度，所述煅烧温度为550℃，煅烧持续时间为2h。优选地，所述步骤3)中的所述烘干温度为110℃，所述煅烧为在氮气的保护下，以2℃/min的升温速度加热到煅烧温度，所述煅烧温度为450-600℃，所述煅烧时间为2h。优选地，所述步骤3)中所述羟基纤维素钠重量含量百分数为0.25。优选地，所述催化剂在10W的自然光(可见光)下照射10-50分钟即可活化。与现有技术相比，本专利技术之技术方案具有以下优点：本专利技术将钴酸亚铁FeCo2O4催化剂负载于生物质碳CF载体之上，制备出了FeCo2O4-CF复合催化剂。由于CF具有较大的比表面积，能够让FeCo2O4催化剂吸附于其表面，有效地提升了光子利用率，并解决了由于FeCo2O4粒径小而引起的颗粒成团现象。FeCo2O4-CF复合催化剂和FeCo2O4催化剂相比，增加了使用效率和催化性能，并大大降低了流失率，增加了使用寿命。FeCo2O4-CF催化剂活性高，难溶于水，使用寿命长，不易中毒，可广泛应用于降解制药废水的环境领域。同时本专利技术方法所制备的FeCo2O4-CF粒径容易控制，可达到微米甚至毫米量级，使FeCo2O4-CF复合催化剂更易分离回收。具体实施方式本专利技术涵盖任何在本专利技术的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本专利技术有彻底的了解，在以下本专利技术优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本专利技术。本专利技术本专利技术将钴酸亚铁FeCo2O4催化剂负载于生物质碳CF载体之上，制备出了FeCo2O4-CF复合催化剂。由于CF具有较大的比表面积，能够让FeCo2O4催化剂吸附于其表面，有效地提升了光子利用率，并解决了由于FeCo2O4粒径小而引起的颗粒成团现象。所述复合催化剂提高光子利用率、增加催化剂的使用效率和催化性能、减小催化剂的回收难度、降低催化剂的流失率以及增加催化剂的使用寿命。本专利技术提出一种用于自然光处理废水的催化剂，所述催化剂包括生物质碳(CF)和钴酸亚铁(FeCo2O4)，其中所述生物质碳与钴酸亚铁的质量比为1:2-1:10。所述催化剂在10W的自然光例如可见光下照射20分钟，即可活化。本专利技术还提出了一种用于自然光处理废水的催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)按照物质的量比为的Fe2+：Co2+：模板＝1:2:5加入蒸馏水中，充分搅拌，然后加入反应釜中加热至160℃反应24h，冷却至室温，用乙醇及水充分洗涤并干燥。具体的，亚铁盐和钴盐为硫酸盐、硝酸盐和氯化物均可，但需用盐酸或硫酸控制pH值4-5，比例在1:2；模板的加入量为亚铁盐物质的量的5倍以上；其中，所述模板为羟丙基β-环糊精、α-环糊精、β-环糊精、γ-环糊精之一种。2)然后在马弗炉中加热至550℃煅烧2h(以2℃/min的升温速度上升至550℃)；取出煅烧后的产物进行烘干、研磨和控温焙烧，即得催化剂前体；所述控温焙烧的温度为450-600℃之间；所述催化剂前体为FeCo2O4。3)将一定量的回收棉条或纸屑(4mm×2mm细条)分别在乙醇和水中进行超声各10min。然后将回收棉条或纸屑与上述FeCo2O4及0.25wt％的羟基纤维素钠混合搅拌2h，然后在110℃烘干，将预产物在管式炉中氮气N2保护下加热至450-600℃进行煅烧2h(以2℃/min的上升速度升温至450-600℃)，得到用于自然光处理废水的产物FeCo2O4-CF复合催化剂。所述用于自然光处理废水的产物FeCo2O4-CF复合催化剂在10W的可见光下照射20分钟，即可活化。下面通过实施例对本专利技术进行进一步详细说明，但本专利技术保护范围不局限于所述内容。实施例一：按照物质的量比Fe2+：Co2+：β-环糊精＝1:2:5(1mmolFeCl2·4H2O，2mmolCo(NO3)2·4H2O，5mmolβ-环糊精)加入90mL蒸馏水中，充分搅拌，然后加入反应釜中加热至160℃反应24h，冷却至室温，用乙醇及水充分洗涤并干燥，然后在马弗炉中加热至550℃煅烧2h(2℃/min).将0.2g回收棉条或纸屑(4mm×2mm细条)分别在乙醇和水中进行超声各10min。然后将回收棉条或纸屑与1mmol上述FeCo2O4及0.25wt％的羟基纤维素钠混合搅拌2h，然后在110℃烘干，预产物在管式炉中N2保护下加热至450℃进行煅烧2h(2℃/min)，得产物FeCo2O4-CF复合催化剂。加入0.1g复合催化剂，用其降解60mL的浓度为70mg/L的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于自然光处理废水的催化剂，其特征在于，包括：生物质碳(CF)和钴酸亚铁(FeCo2O4)，其中所述生物质碳与钴酸亚铁的质量比为1:2‑1:10。

【技术特征摘要】
1.一种用于自然光处理废水的催化剂，其特征在于，包括：生物质碳(CF)和钴酸亚铁(FeCo2O4)，其中所述生物质碳与钴酸亚铁的质量比为1:2-1:10。2.一种用于自然光处理废水的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将一定量的亚铁例子(Fe2+)、钴离子(Co2+)和模板加入蒸馏水，充分搅拌后，加入反应容器中加热并反应一段时间，冷却至室温后，对反应容器中的产物进行洗涤并干燥；2)将洗涤并干燥后的反应物加入加热容器中进行煅烧，将煅烧后的产物进行烘干、研磨和控温焙烧，得到催化剂前体；3)将一定量的回收棉条或纸屑分别在乙醇和水中进行超声，将超声后的回收棉条或纸屑、所述催化剂前体以及羟基纤维素钠混合搅拌，将混合搅拌后的产物进行烘干和煅烧，即得到用于自然光处理废水的催化剂。3.根据权利要求1所述的用于自然光处理废水的催化剂的制备方法，其特征在于：所述模板为羟丙基β-环糊精、α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精之一种。4.根据权利要求2或3所述的用于自然光处理废水的催化剂的制备方法，其特征在于：在步骤1)中所述亚铁例子(Fe2+)、钴离子(Co2+)和模板的物质的量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丹凤，刘通，安长伟，贺凤伟，赵星琦，桑小霞，
申请(专利权)人：辽宁科技学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21