本发明专利技术是一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，其特点是，包括以下步骤：在天然硅藻土中进行酸化处理；将酸化硅藻土经热处理后制成活化硅藻土载体；在活化硅藻土载体引入铁盐后制得不溶沉淀物；浸渍合成原位固体超强酸前驱体；热处理制备硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂。用于解决现有以硅藻土为载体制备的催化剂催化效率低、合成步骤复杂、不环保等缺点的缺点。所制催化剂对罗丹明B降解率为93％‑99％；对过氧化氢分解率为91％‑96％。
Preparation of a solid superacid-like Fenton catalyst supported on Diatomite
【技术实现步骤摘要】
一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法
本专利技术属于无机非金属材料及类芬顿催化剂领域，涉及一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法。
技术介绍
我国有机废水污染严重，“三致”对人体伤害极大，一些有机物具有生物积累性，在水中极难降解，传统有机废水的处理方法处理效果差且不环保，一些新兴的方法如超声波技术，微波处理技术也有运行费用高，理论研究不够充分的缺点。针对上述情况，将氧化能力强、绿色无污染的芬顿高级氧化技术应用于有机废水处理。芬顿氧化技术在处理高浓度、难降解、有毒有害废水方面优势明显，通过催化剂催化过氧化氢(H2O2)产生高活性的·OH，可将废水中有机物完全矿化为H2O和CO2，是一种环境友好的绿色水处理新技术。但该技术也存在着催化剂重复利用困难，反应速率慢，有机物矿化不完全的缺陷，过氧化氢(H2O2)利用率不高，投加的过氧化氢(H2O2)会分解成为水和氧气，浪费了氧化剂，反应后会有铁泥存在，增加后续处理成本。制备高效能的负载型的类芬顿催化剂可解决这一缺陷。针对芬顿氧化技术存在的缺陷，申请人吉林市英达水务科技有限责任公司在2013年申请了申请号“CN201310231119.5”、名称“一种硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂的制备方法”的专利技术专利，采用0.1～1mol/L无机酸浸渍10～14h对天然硅藻土进行酸化处理，以200～400℃的温度活化1～4h得到活化天然硅藻土，在400～600℃的温度焙烧1～6h进行前驱体的热处理，得到硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂。其存在的问题是：(1)天然硅藻土酸化处理时间长；(2)活化硅藻土载体为一段式控温活化处理，硅藻土的活化率低；(3)前驱体的热处理为一段式控温热处理，成品催化剂的产率低；(4)其虽然提高了降解效率，但是降解效率仍然较低。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是：克服现有技术的缺点，提供一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，解决现有技术以硅藻土为载体制备的催化剂催化效率低、合成步骤复杂、不环保和传统芬顿方法对pH值要求高的问题，以硅藻土作为催化剂载体制备多相催化剂，同时发挥吸附与催化氧化作用，提高芬顿反应处理效果，同时提高催化剂的催化效率，简化合成步骤，提高降解效率，生成环保合成物。本专利技术解决问题的技术方案是：一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：1)天然硅藻土酸化处理在天然硅藻土中加入硫酸、盐酸和柠檬酸进行酸化处理，天然硅藻土与硫酸、盐酸和柠檬酸的质量份比为1:0.5～2:1～1.5:0.5～1；2)活化硅藻土载体由步骤1)获得的酸化硅藻土经热处理后制成活化硅藻土载体；3)活化硅藻土载体引入铁盐后制得不溶沉淀物在步骤2)获得的活化硅藻土载体中引入硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和草酸铁制得不溶沉淀物，活化硅藻土载体与硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和草酸铁的质量份比为1:1～1.5:0.2～0.6:0.2～0.5:0.2～0.5:0.3～0.6；4)合成原位固体超强酸前驱体将步骤3)获得的不溶沉淀物与浸渍液混合，浸渍制得原位固体超强酸前驱体，不溶沉淀物与浸渍液的质量份比为1:5～10；5)制备硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂将步骤4)获得的原位固体超强酸前驱体进行热处理，制得硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂。所述步骤1)天然硅藻土酸化处理是：按照天然硅藻土与硫酸、盐酸和柠檬酸的质量份比为1:0.5～2:1～1.5:0.5～1的比例，在天然硅藻土中加入质量分数为20％～30％的硫酸、10％～16％的盐酸和5％～10％的柠檬酸，在25℃～35℃条件下搅拌7～10h，搅拌速度为800～1000r/min。所述步骤2)活化硅藻土载体包括以下步骤：⑴由步骤1)获得的酸化硅藻土进行1～4h真空抽滤留取未滤过的固体，并在105℃～120℃恒温干燥4～6h后过筛，筛的孔径200～1000目，留取筛下硅藻土；⑵将步骤⑴留取的筛下硅藻土在温度200℃～300℃煅烧1～2h，然后在温度300℃～400℃煅烧1～2h，制成活化硅藻土载体。所述步骤3)活化硅藻土载体引入铁盐后制得不溶沉淀物包括以下步骤：⑴按照活化硅藻土载体与硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和草酸铁的质量份比为1:1～1.5:0.2～0.6:0.2～0.5:0.2～0.5:0.3～0.6的比例，在活化硅藻土载体上引入质量分数为5％～10％硫酸铁、4％～9％硝酸铁、10％～15％醋酸铁、3％～6％氯化铁和6％～10％草酸铁，获得混合溶液；⑵用氢氧化钠调节步骤⑴获得的混合溶液的酸碱度，使混合溶液的pH为7.5～9.2；⑶在步骤⑵获得的混合溶液中加入10mL标准氨-氯化铵缓冲溶液；⑷在温度25℃～35℃下进行8～24h的陈化处理，真空抽滤陈化的混合溶液，收集不溶沉淀物。所述步骤4)合成原位固体超强酸前驱体是：⑴将质量分数为20％～30％的硫酸铵与20％～35％的硫酸混合制备浸渍液，硫酸铵与硫酸的质量份比为1:0.3～2；⑵按照不溶沉淀物与步骤⑴获得的浸渍液的质量份比为1:5～10的比例，将步骤3)获得的不溶沉淀物与浸渍液混合，浸渍时间为18～36h；⑶在105℃～120℃恒温干燥2～3h后，真空抽滤留取未滤过的固体，制得原位固体超强酸前驱体。所述步骤5)制备硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂包括以下步骤：⑴将步骤4)获得的原位固体超强酸前驱体在氮气或氩气的保护下进行400℃～500℃煅烧2～4h；⑵在氮气或氩气的保护下，继续在500℃～600℃煅烧4～5h，制成硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂。按所述的一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法直接获得的硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂。本专利技术的有益效果是：其不仅解决了芬顿氧化技术存在的催化剂重复利用困难，反应速率慢，有机物矿化不完全的缺陷，H2O2利用率不高，投加的H2O2会分解成为水和氧气，浪费了氧化剂，反应后会有铁泥存在，增加后续处理成本的问题，而且解决了现有技术的制备高效能的负载型的类芬顿催化剂存在的天然硅藻土酸化处理时间长，硅藻土的活化率低，成品催化剂的产率低的问题，并且进一步提高了降解效率。达到了以硅藻土作为催化剂载体制备多相催化剂发挥吸附与催化氧化作用，提高芬顿反应处理效果，同时提高催化剂的催化效率，简化合成步骤，提高降解效率，生成环保合成物的目的。所制备获得的硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂对罗丹明B的去除率为98.12％，对H2O2的分解率为93.73％。附图说明图1为未负载催化剂的活化硅藻土与硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的X射线衍射图；图2为硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的傅立叶红外光谱图；图3为对比实验与实施例1中所制催化剂对罗丹明B的去除率；图4为对比实验与实施例1所制催化剂对H2O2的分解率。具体实施方式参见图1～图4，实施例1，本实施例一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)天然硅藻土酸化处理按照天然硅藻土与硫酸、盐酸和柠檬酸的质量份比为1:0.5:1.5:1的比例，在天然硅藻土中加入质量分数为20％的硫酸、10％的盐酸和5％的柠檬酸，在25℃条件下搅拌10h，搅拌速度为1000r/min；2)活化硅藻土载体由步骤1)获得的酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：1)天然硅藻土酸化处理在天然硅藻土中加入硫酸、盐酸和柠檬酸进行酸化处理，天然硅藻土与硫酸、盐酸和柠檬酸的质量份比为1:0.5～2:1～1.5:0.5～1；2)活化硅藻土载体由步骤1)获得的酸化硅藻土经热处理后制成活化硅藻土载体；3)活化硅藻土载体引入铁盐后制得不溶沉淀物在步骤2)获得的活化硅藻土载体中引入硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和草酸铁制得不溶沉淀物，活化硅藻土载体与硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和草酸铁的质量份比为1:1～1.5:0.2～0.6:0.2～0.5:0.2～0.5:0.3～0.6；4)合成原位固体超强酸前驱体将步骤3)获得的不溶沉淀物与浸渍液混合，浸渍制得原位固体超强酸前驱体，不溶沉淀物与浸渍液的质量份比为1:5～10；5)制备硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂将步骤4)获得的原位固体超强酸前驱体进行热处理，制得硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂。
【技术特征摘要】
1.一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：1)天然硅藻土酸化处理在天然硅藻土中加入硫酸、盐酸和柠檬酸进行酸化处理，天然硅藻土与硫酸、盐酸和柠檬酸的质量份比为1:0.5～2:1～1.5:0.5～1；2)活化硅藻土载体由步骤1)获得的酸化硅藻土经热处理后制成活化硅藻土载体；3)活化硅藻土载体引入铁盐后制得不溶沉淀物在步骤2)获得的活化硅藻土载体中引入硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和草酸铁制得不溶沉淀物，活化硅藻土载体与硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁和草酸铁的质量份比为1:1～1.5:0.2～0.6:0.2～0.5:0.2～0.5:0.3～0.6；4)合成原位固体超强酸前驱体将步骤3)获得的不溶沉淀物与浸渍液混合，浸渍制得原位固体超强酸前驱体，不溶沉淀物与浸渍液的质量份比为1:5～10；5)制备硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂将步骤4)获得的原位固体超强酸前驱体进行热处理，制得硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂。2.如权利要求1所述的一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，其特征是，所述步骤1)天然硅藻土酸化处理是：按照天然硅藻土与硫酸、盐酸和柠檬酸的质量份比为1:0.5～2:1～1.5:0.5～1的比例，在天然硅藻土中加入质量分数为20％～30％的硫酸、10％～16％的盐酸和5％～10％的柠檬酸，在25℃～35℃条件下搅拌7～10h，搅拌速度为800～1000r/min。3.如权利要求1所述的一种硅藻土负载固体超强酸类芬顿催化剂的制备方法，其特征是，所述步骤2)活化硅藻土载体包括以下步骤：⑴由步骤1)获得的酸化硅藻土进行1～4h真空抽滤留取未滤过的固体，在105℃～120℃恒温干燥4～6h后过筛，筛的孔径200～1000目，留取筛下硅藻土；⑵将步骤⑴留取的筛下硅藻土在温度200℃～300℃煅烧1～2h，然后在温度300℃～400℃煅烧1～2h...
【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫焱，张瑛洁，郗丽娟，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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