一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，涉及废水处理技术领域，包括如下步骤：S1.将发泡玻璃放入浸泡液中浸泡，在60‑90℃的条件下恒温振荡5‑6h，老化18‑24h，加入引发剂，在90℃的条件下反应10h，去离子水洗三遍，烘干备用；S2.将步骤S1中的发泡玻璃进行打磨作为载体，加入改性液对其进行改性后浸泡入0.25mol/L铁盐中，在氮气的保护下浸泡10‑16h，去离子水洗至中性，真空干燥，将干燥后的产物置入管式炉中进行高温煅烧后即得非均相类芬顿催化剂。本发明专利技术废水处理效果好效率高，使用方便，可节约成本。

Preparation and application of heterogeneous Fenton like catalyst

【技术实现步骤摘要】
一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用
本专利技术属于废水处理
，本专利技术涉及一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用。
技术介绍
为满足现代农业和化工的快速发展，越来越多的人造化学品被生产出来，然而大多数这些工业衍生的化学物质以前从未在自然环境中存在过，它们几乎不能被微生物降解，而且它们中的大多数都具有相当大的毒性。越来越多的证据表明有相当数量的合成的化学物质已经被释放到环境中，污染物主要存在于废水、地下水甚至饮用水中，这严重威胁着生态系统的安全和人类健康。因此，应该采取适当的措施以去除这些化学污染物。高级氧化工艺(AOPs)是一种高效的、被广泛使用的水净化处理技术。Fenton反应使用过氧化氢(H2O2)作为氧化剂，是最强的AOPs之一，并且被认为是对环境无害的，其机理和动力学已被广泛研究。羟基自由基在Fenton反应中产生超氧阴离子，然后有效地将有机物降解成CO2、H2O和其他无机物：Fe2++H2O2→Fe3++HO++OH-,k1＝76mol·L-1s-1FeOOH2+→Fe2++HO·,k3＝2.7×10-3mol·L-1s-1Fenton试剂虽然被认为是一种强氧化剂，但其在工业废水处理中的实际应用却有着明显不足。经典的Fenton反应在废水处理中遇到的主要问题是铁的消耗以及从催化剂中溶出，出水因含大量铁离子，使出水质量较差，色度较高，很难处理。同时在催化处理过程中需要恢复铁的活性以及保持反应环境较低的pH(通常为3-4)。因此，急需一种废水处理效果好效率高，使用方便，可节约成本的非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用。
技术实现思路
为了解决现有非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用的问题，本专利技术提供一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用。本专利技术提供了如下的技术方案：一种非均相类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1.将发泡玻璃放入浸泡液中浸泡，在60-90℃的条件下恒温振荡5-6h，老化18-24h，加入引发剂，在90℃的条件下反应10h，去离子水洗三遍，烘干备用；S2.将步骤S1中的发泡玻璃进行打磨作为载体，加入改性液对其进行改性后浸泡入0.25mol/L铁盐中，在氮气的保护下浸泡10-16h，去离子水洗至中性，真空干燥，将干燥后的产物置入管式炉中进行高温煅烧后即得非均相类芬顿催化剂。优选的,每克发泡玻璃使用5mmol浸泡液浸泡，老化后的每克发泡玻璃加入5mmol引发剂。优选的,步骤S1中浸泡液为丙烯酸或丙烯酰胺溶液中的一种，引发剂为过硫酸铵。优选的,步骤S1中的发泡玻璃在75℃的条件下恒温振荡5.5h，老化21h。优选的，步骤S2中改性液为聚丙烯酰胺或聚丙烯酸中的一种。优选的,步骤S2中的改性后的发泡玻璃在铁盐中浸泡13h，铁盐为氯化亚铁或硫酸亚铁中的一种。优选的,步骤S2中将干燥后的产物置入管式炉中，进行600℃的高温煅烧，在氮气环境下煅烧2h。优选的,去离子水洗过程中使用的清水为无氧水，无氧水中加入盐酸或硫酸。本专利技术的有益效果是：为了防止铁离子的水解与沉淀和在反应过程中泄漏而导致的铁的二次污染，而便于对铁离子的回收，使用负载过渡金属化合物的非均相催化剂催化Fenton反应，同时也可利用所含铁化合物的磁性，使用磁铁将催化剂从反应物中回收，实现催化剂的重复利用，并且扩大了pH的应用范围。这是由于在非均相催化剂中，铁化合物分散在催化剂孔内部，在不需要调控pH和不生成氨氧化物沉淀的条件下，可有效的活化氧化剂产生自由基，使用方便。发泡玻璃又称多孔玻璃，由于其具有丰富的孔道结构，所以是一种良好的吸附剂材料，将其用磁性Fe3O4纳米粒子进行改性，可以用于处理废水中的有机污染物。将玻璃废弃物生产成具有保温隔热功能的泡沫玻璃，不仅有利于实现再利用，而且能够显著减少城市垃圾量，保护环境，节约成本，具有良好的社会和经济效益。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是不同pH值的环境下样品1作用效果图；图2是未经处理的发泡玻璃的SEM图；图3是样品1的SEM图；图4是样品1与未经处理的发泡玻璃的X射线衍射图；图5是经无水乙醇索式提取的样品1对四环素的降解图。具体实施方式实施例1一种非均相类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：S1.将发泡玻璃放入丙烯酸或丙烯酰胺溶液中浸泡，每克发泡玻璃使用5mmol丙烯酸，在75℃的条件下恒温振荡5.5h，老化21h，每克发泡玻璃加入5mmol过硫酸铵，在90℃的条件下反应10h，去离子水洗三遍，烘干备用；S2.将步骤S1中的发泡玻璃进行打磨作为载体，加入聚丙烯酰胺对其进行改性后浸泡入0.25mol/L铁盐中，其中铁盐为氯化亚铁，在氮气的保护下浸泡13h，去离子水洗至中性，真空干燥，将干燥后的产物置入管式炉中，进行600℃的高温煅烧，在氮气环境下煅烧2h后即得非均相类芬顿催化剂。按照上述方法，制得样品1；按照上述方法，在步骤S2中不加入聚丙烯酰胺进行改性，其他步骤不变，制得样品2。应用实施例1取0.5g的样品1和样品2分别加入到两组20mL的20mg/L的亚甲基蓝溶液中，再加入5mmol/L的H2O2溶液，用没有加入样品的溶液作为空白对照，在30℃，250rmp的恒温振荡器中振荡30min。通过测定溶液的吸光度判断降解效果：没有使用聚丙烯酰胺改性的样品2对亚甲基蓝的去除率为84％，使用聚丙烯酰胺改性后的样品1对亚甲基蓝的去除率为100％。应用实施例2将样品1加入到不同pH值的20mL的20mg/L的亚甲基蓝溶液中，再加入5mmol/L的H2O2溶液，用没有加入样品的溶液作为空白对照，在30℃，250rmp的恒温振荡器中振荡30min，观测降解效果，结果见图1。由图1可知样品1可以使得Fenton氧化不再受pH值条件的限制。应用实施例3将样品1与未经处理的发泡玻璃研磨成粉末状，在扫描电镜下观察，结果如图2和图3，其中图2是未经处理的发泡玻璃的SEM图，图3是样品1的SEM图。由图可知，与未经处理的发泡玻璃相比，有大量的Fe3O4纳米粒子附着在样品1的表面。应用实施例4图4为样品1与未经处理的发泡玻璃的X射线衍射图，图中上端曲线为样品1的XRD图，下端曲线为未经处理的发泡玻璃的XRD图。在2θ＝30.0°，35.5°，43.2°，53.8°，57.2°和62.6°处的衍射峰归属于Fe3O4的(220)，(311)，(400)，(422)，(511)和(440)晶面，说明在碳化过程有Fe3O4的生成。此外，在2θ＝37.80，39.90，42.90和46.20，归属于Fe3C的(210)，(002)，(211)和(112)晶面。在2θ＝49.40和66.50处的衍射峰归属于α-Fe的(100)和(200)晶面。应用实施例5取0.5g的样品1加入到20mL的20mg/L的四环素溶液中，再加入5mmol/L的H2O2溶液，用未加入样品1的溶液作为空白对照，在30℃，250rmp的恒温振荡器中振荡30min，测定溶液的吸光度判断降解效果，其对四环素的降解率为96％。应用实施例6取应用实施例5中的样品1进行重复性实验，用无水乙醇进行索氏提取清洗样品1，再在应用实施例5中相同条件下进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非均相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将发泡玻璃放入浸泡液中浸泡，在60‑90℃的条件下恒温振荡5‑6h，老化18‑24h，加入引发剂，在90℃的条件下反应10h，去离子水洗三遍，烘干备用；S2.将步骤S1中的发泡玻璃进行打磨作为载体，加入改性液对其进行改性后浸泡入0.25mol/L铁盐中，在氮气的保护下浸泡10‑16h，去离子水洗至中性，真空干燥，将干燥后的产物置入管式炉中进行高温煅烧后即得非均相类芬顿催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种非均相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将发泡玻璃放入浸泡液中浸泡，在60-90℃的条件下恒温振荡5-6h，老化18-24h，加入引发剂，在90℃的条件下反应10h，去离子水洗三遍，烘干备用；S2.将步骤S1中的发泡玻璃进行打磨作为载体，加入改性液对其进行改性后浸泡入0.25mol/L铁盐中，在氮气的保护下浸泡10-16h，去离子水洗至中性，真空干燥，将干燥后的产物置入管式炉中进行高温煅烧后即得非均相类芬顿催化剂。2.根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于,每克发泡玻璃使用5mmol浸泡液浸泡，老化后的每克发泡玻璃加入5mmol引发剂。3.根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法，其特征在于,步骤S1中浸泡液为丙烯酸或丙烯酰胺溶液中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林成，孙萍，黄国生，董翔，牛雁宁，万元，蒋伟，李静，
申请(专利权)人：兰州大学，兰州大学淮安高新技术研究院，江苏星源科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62