SBA-15负载四氧化三铁催化剂的应用及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种SBA‑15负载四氧化三铁催化剂的应用及其制备方法。卡马西平已经是人们最关注的药物类污染物之一。本发明专利技术用SBA‑15负载四氧化三铁催化剂在降解卡马西平的过程如下：一、将过硫酸钠加入卡马西平废水中。二、将SBA‑15负载四氧化三铁催化剂添加到卡马西平废水中，使得卡马西平分解。本发明专利技术将SBA‑15负载四氧化三铁作为催化剂，类芬顿法降解医用废水中的卡马西平，大大提高了卡马西平的处理效率和效果，且没有二次污染生成。本发明专利技术采用绿色环保的方法合成，所需设备条件低廉，制备工艺简便。用类芬顿的方法对卡马西平进行催化降解，处理时间短且降解效率高。

【技术实现步骤摘要】
SBA-15负载四氧化三铁催化剂的应用及其制备方法
本专利技术属于污水处理
，具体涉及一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂的制备方法和通过类芬顿法降解卡马西平中的应用。
技术介绍
近年来，药物类污染物在污水中的大量残留，从而使废水成分更加复杂、可生化性变差、毒性增大和有机物含量升高，因其对健康的危害和生态毒理学的意义，已经受到了国内外的广泛关注。药物类污染物在人体内未被完全吸收，通过尿液和粪便排出体外，进入到城市污水中。据研究表明，大多数药物类污染物难以被生物降解，传统污水处理厂不具备处理此类污染物的三级处理工艺或高级氧化技术(AOPs)。由于药物类污染物未能及时完全的去除，导致其进入水生环境中，从而产生一系列的不利影响。卡马西平(Carbamazepine)作为一种被广泛使用的抗惊厥和稳定情绪的药物，用于治疗癫痫、神经源性尿崩症和躁狂抑郁症。每年有超过1000t卡马西平被使用，但由于传统水处理工艺难以对其降解，导致大量的卡马西平进入地下水、地表水和再生水，因此，卡马西平已经是人们最关注的药物类污染物之一。相比于基于羟基自由基(HO·)的高级氧化技术(AOPs)，以硫酸根自由基(SO4·-)为基础的SR-AOPs工艺，因为其改善矿化和对目标有机化合物高选择性的优点，对药物类污染物降解有很大的潜力。然而找到合适的催化剂进一步提高SR-AOPs工艺对卡马西平的降解仍是一个挑战。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的在于提供一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用，具体过程如下：步骤一、将氧化剂加入卡马西平废水中。步骤二、将SBA-15负载四氧化三铁催化剂添加到卡马西平废水中，使得卡马西平分解。SBA-15负载四氧化三铁催化剂通过在SBA-15分子筛上负载四氧化三铁得到。作为优选，所述的SBA-15负载四氧化三铁催化剂中SBA-15分子筛的质量分数分别为5％～25％。作为优选，所述的SBA-15负载四氧化三铁催化剂中SBA-15分子筛的质量分数为16.67％。作为优选，步骤一中所述的氧化剂采用过硫酸钠。作为优选，步骤一和二中，持续搅拌卡马西平废水。步骤二中，卡马西平废水保持20～30℃进行反应。作为优选，所述的SBA-15分子筛采用孔径7-11nm、孔容0.64-0.7cm3/g、比表面积550-650m2/g的介孔硅基分子筛。本专利技术的第二个目的在于提供一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂的制备方法，具体过程如下：步骤一、配置FeCl3·6H2O溶液、FeSO4·7H2O溶液及分散有SBA-15分子筛的氨水溶液。步骤二、将FeSO4·7H2O溶液与FeCl3·6H2O融合混合并预热到预设温度后，逐滴滴入到预设温度下水浴超声处理的分散有SBA-15分子筛的氨水溶液中。滴定完毕后，将所得混合溶液继续保持预设温度水浴超声处理预设时长；待混合溶液自然降温，并离心洗涤后，得到的SBA-15负载四氧化三铁催化剂。作为优选，步骤一中，FeCl3·6H2O溶液的摩尔浓度为1mol·L-1；FeSO4·7H2O溶液的摩尔浓度为1.8mol·L-1；步骤二中，FeCl3·6H2O溶液、FeSO4·7H2O溶液、氨水溶液的体积比为1:1:1。作为优选，步骤一中，SBA-15分子筛与氨水溶液的物料比为0.01～0.05g/mL。作为优选，步骤二中，预设温度为60℃；预设时长为30min。步骤二所得SBA-15负载四氧化三铁催化剂在真空烘箱中干燥后，研磨成粉末，并在氮气密封条件下保存。本专利技术具有的有益效果是：1、本专利技术将SBA-15负载四氧化三铁作为催化剂，类芬顿法降解医用废水中的卡马西平，大大提高了卡马西平的处理效率和效果，且没有二次污染生成。2、本专利技术采用绿色环保的方法合成，所需设备条件低廉，制备工艺简便。用类芬顿的方法对卡马西平进行催化降解，处理时间短且降解效率高。附图说明图1为本专利技术不同SBA-15分子筛使用量所得SBA-15负载四氧化三铁催化剂对卡马西平的降解效率对于曲线图；图2为实施例3中所制备的SBA-15负载四氧化三铁催化剂(0.5gSBA-15)的电镜扫描图；图3为对比例1中所制备的纯四氧化三铁的电镜扫描图；图4为SBA-15分子筛的电镜扫描图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂(0.1gSBA-15)的制备方法，包括以下步骤：(1)所需溶液制备：a.分别配置1mol·L-1FeCl3·6H2O溶液和1.8mol·L-1FeSO4·7H2O溶液各10mL。b.配置3mol·L-1氨水溶液10mL，再向氨水溶液中加入0.1gSBA-15分子筛，并超声处理30min，使SBA-15分子筛在溶液中分散均匀。(2)SBA-15负载四氧化三铁催化剂的制备：将1mol·L-1FeCl3·6H2O溶液10mL和1.8mol·L-1FeSO4·7H2O溶液10mL混合之后预热到60℃，逐滴滴入到60℃水浴超声处理均匀分散SBA-15分子筛的氨水溶液中。滴定完毕后，将所得混合溶液继续保持60℃水浴超声处理30min。之后待混合溶液自然降温至室温，离心洗涤后将得到的固体催化剂放入真空烘箱中干燥12h，最后将催化剂取出研磨并在氮气密封条件下保存。所制备的SBA-15负载四氧化三铁催化剂的质量为2g，其中，SBA-15分子筛质量分数为5％。本实施例所制备的SBA-15负载四氧化三铁催化剂(0.1gSBA-15)，用类芬顿(过硫酸钠)法降解卡马西平，过程如下：准备100mL卡马西平溶液(10ppm)加入250mL锥形瓶中，加入30mg过硫酸钠，搅拌溶解均匀。向锥形瓶中投加本实施例制备的SBA-15负载四氧化三铁催化剂(0.1gSBA-15)50mg，将锥形瓶放置于控温摇床中反应30min(25℃，250r/min)。并且在反应进行中，每隔5min对锥形瓶内溶液进行取样分析，结果如图1中的圆点连线所示。实施例2一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂(0.3gSBA-15)的制备方法，包括以下步骤：(1)所需溶液制备：a.分别配置1mol·L-1FeCl3·6H2O溶液和1.8mol·L-1FeSO4·7H2O溶液各10mL。b.配置3mol·L-1氨水溶液10mL，再向氨水溶液中加入0.3gSBA-15分子筛，并超声处理30min，使SBA-15分子筛在溶液中分散均匀。(2)SBA-15负载四氧化三铁催化剂的制备：将定量配比的FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的混合溶液预热到60℃，逐滴滴入到60℃水浴超声处理均匀分散SBA-15分子筛的氨水溶液中。滴定完毕后，将所得混合溶液继续保持60℃水浴超声处理30min。之后待混合溶液自然降温至室温，离心洗涤后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用。


2.根据权利要求1所述的一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用，其特征在于：降解卡马西平废水的具体过程如下：步骤一、将氧化剂加入卡马西平废水中；
步骤二、将SBA-15负载四氧化三铁催化剂添加到卡马西平废水中，使得卡马西平分解；SBA-15负载四氧化三铁催化剂通过在SBA-15分子筛上负载四氧化三铁得到。


3.根据权利要求1所述的一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用，其特征在于：所述的SBA-15负载四氧化三铁催化剂中SBA-15分子筛的质量分数分别为5％～25％。


4.根据权利要求1所述的一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用，其特征在于：所述的SBA-15负载四氧化三铁催化剂中SBA-15分子筛的质量分数分别为16.67％。


5.根据权利要求1所述的一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用，其特征在于：步骤一中所述的氧化剂采用过硫酸钠。步骤一和二中，持续搅拌卡马西平废水；步骤二中，卡马西平废水保持20～30℃进行反应。


6.根据权利要求1所述的一种SBA-15负载四氧化三铁催化剂在卡马西平废水降解中的应用，其特征在于：所述的SBA-15分子筛采用孔径7-11nm、孔容0.64-0.7cm3/g、比...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞伟婷，张杭，黄璐，宋爽，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33