一种用于去除废水中甲醛的催化剂及其制备方法和去除废水中甲醛的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于去除废水中甲醛的催化剂及其制备方法和去除废水中甲醛的方法，属于废水处理技术领域。该催化剂由氧化石墨烯包覆粒径在100nm以下的纳米颗粒形成。该催化剂中粒径在100nm以下的纳米颗粒可以有效提高氧化石墨烯在废水中的分散性，保证其能够均匀地分散在反应体系中，而不发生沉降，从而能够充分的和废水中的甲醛和过氧化氢接触，高效去除甲醛。且催化剂中氧化石墨烯不仅能够提高过氧化氢的氧化能力，还能避免过氧化氢的无效分解。向含甲醛的废水中依次加入过氧化氢溶液和该催化剂，于25‑75℃下搅拌反应2‑24h，以该方法能够有效去除废水中的甲醛，避免了现有技术中以无机酸或碱作为催化剂所带来的环境问题，对环境友好，且安全无毒。

【技术实现步骤摘要】
一种用于去除废水中甲醛的催化剂及其制备方法和去除废水中甲醛的方法
本专利技术属于废水处理
，具体涉及一种用于去除废水中甲醛的催化剂及其制备方法和去除废水中甲醛的方法。
技术介绍
甲醛毒性大，被世界卫生组织确定为致畸、致突变物质，被世界癌症协会确定为致癌物质。目前，甲醛的处理方法有：物理法、化学法和生化法等。其中，物理法中主要为吸附法，通过某些多孔性颗粒作为吸附剂对甲醛进行富集，但该法对吸附剂要求较高，需要有较大的比表面积和适宜的孔径分布等性能，另外吸附后的脱附困难。化学法主要通过燃烧或氧化将甲醛转化为其它无毒或低毒的物质，从而达到去除甲醛的目的，燃烧法虽然对甲醛的去除效率高、彻底，但是能耗大，而且主要用于高浓度甲醛的去除。目前所采用的氧化法需要氧化剂的量较大，或者条件比较苛刻(高温、高压)，或者去除效率低。因此，急需一种环保高效去除甲醛的方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的之一在于提供一种用于去除废水中甲醛的催化剂；目的之二在于提供一种用于去除废水中甲醛的催化剂的制备方法；目的之三在于提供利用该催化剂去除废水中甲醛的方法。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种用于去除废水中甲醛的催化剂，所述催化剂由氧化石墨烯包覆粒径在100nm以下的纳米颗粒形成。优选的，所述催化剂中氧化石墨烯的质量分数为5-30％。优选的，所述纳米颗粒为纳米氧化钨、纳米氧化铝、纳米二氧化硅或纳米ZSM-5中的一种。2、所述的一种用于去除废水中甲醛的催化剂的制备方法，所述方法如下：在搅拌下将粒径在100nm以下的纳米颗粒加入氧化石墨烯溶液中，抽真空至无液体，即可。3、利用所述的催化剂去除废水中甲醛的方法，所述方法如下：向含甲醛的废水中依次加入过氧化氢溶液和所述的催化剂，于25-75℃下搅拌反应2-24h，即可。优选的，所述废水中甲醛的浓度为500mg/L，加入过氧化氢溶液至所述废水中过氧化氢终浓度为0.05-0.5wt％，加入催化剂至所述废水中氧化石墨烯的终浓度为0.3-1wt％。优选的，所述过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为27-50％。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供了一种用于去除废水中甲醛的催化剂及其制备方法和去除废水中甲醛的方法，该催化剂由氧化石墨烯包覆粒径在100nm以下的纳米颗粒形成，其中粒径在100nm以下的纳米颗粒可以有效提高氧化石墨烯在废水中的分散性，保证其均匀地分散在反应体系中，而不发生沉降，从而能够充分地和废水中的甲醛和过氧化氢接触，高效去除甲醛，且通过控制复合材料中氧化石墨烯的含量，可以进一步提高其在废水中的分散性。该催化剂中氧化石墨烯中的环氧键及羧基能够与过氧化氢结合为过氧键，而生成的过氧键的氧化能力大于过氧化氢，这样不仅能够提高过氧化氢的氧化能力，还能避免过氧化氢的无效分解。该催化剂催化活性高，在了解废水中甲醛浓度的情况下，通过控制废水中氧化石墨烯和过氧化氢的浓度，能够在使用较少催化剂及氧化剂的条件下，实现对甲醛的完全氧化，使其转变为二氧化碳和水，且使用后通过离心或过滤回收，回收后的催化剂催化活性不变，该催化剂制备方法简单，期间无需添加溶剂及其它助剂，有较好的工业化应用前景。本专利技术中方法能够有效去除废水中的甲醛，避免了现有技术中以无机酸或碱作为催化剂所带来的环境问题，对环境友好，且安全无毒。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为实施例1中制备的催化剂的TEM图；图2为实施例3中制备的催化剂的TEM图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。实施例1(1)按纳米氧化钨与氧化石墨烯的质量比7:3，在搅拌下将粒径在100nm以下的纳米氧化钨加入氧化石墨烯溶液中，抽真空至无液体，制得催化剂，该催化剂氧化石墨烯的质量分数为30％，其TEM图如图1所示，由图1可知，氧化石墨烯基本都包裹在纳米氧化钨上；(2)向100mL三口烧瓶中加入甲醛浓度为500mg/L的废水，然后依次加入质量分数为30％的过氧化氢溶液和步骤(1)中制备的催化剂，至上述废水中过氧化氢终浓度为0.4wt％，氧化石墨烯的终浓度为0.3wt％，于75℃下搅拌反应2h，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为100％。实施例2(1)按纳米氧化铝与氧化石墨烯的质量比9:1，在搅拌下将粒径在100nm以下的纳米氧化铝加入氧化石墨烯溶液中，抽真空至无液体，制得催化剂，该催化剂氧化石墨烯的质量分数为10％；(2)向100mL三口烧瓶中加入甲醛浓度为500mg/L的废水，然后依次加入质量分数为40％的过氧化氢溶液和步骤(1)中制备的催化剂，至上述废水中过氧化氢终浓度为0.5wt％，氧化石墨烯的终浓度为0.5wt％，于25℃下搅拌反应24h，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为90％。实施例3(1)按纳米二氧化硅与氧化石墨烯的质量比19:1，在搅拌下将粒径在100nm以下的纳米二氧化硅加入氧化石墨烯溶液中，抽真空至无液体，制得催化剂，该催化剂氧化石墨烯的质量分数为5％，其TEM图如图2所示，由图2可知，氧化石墨烯基本都包裹在纳米二氧化硅上。(2)向100mL三口烧瓶中加入甲醛浓度为500mg/L的废水，然后依次加入质量分数为50％的过氧化氢溶液和步骤(1)中制备的催化剂，至上述废水中过氧化氢终浓度为0.05wt％，氧化石墨烯的终浓度为1wt％，于50℃下搅拌反应12h，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为100％。实施例4(1)按纳米ZSM-5与氧化石墨烯的质量比4:1，在搅拌下将粒径在100nm以下的纳米ZSM-5加入氧化石墨烯溶液中，抽真空至无液体，制得催化剂，该催化剂氧化石墨烯的质量分数为20％；(2)向100mL三口烧瓶中加入甲醛浓度为500mg/L的废水，然后依次加入质量分数为27％的过氧化氢溶液和步骤(1)中制备的催化剂，至上述废水中过氧化氢终浓度为0.2wt％，氧化石墨烯的终浓度为0.7wt％，于75℃下搅拌反应5h，然后进行液相色谱分析，测得甲醛转化率为100％。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本专利技术进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利技术的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于去除废水中甲醛的催化剂，其特征在于，所述催化剂由氧化石墨烯包覆粒径在100nm以下的纳米颗粒形成。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于去除废水中甲醛的催化剂，其特征在于，所述催化剂由氧化石墨烯包覆粒径在100nm以下的纳米颗粒形成。


2.如权利要求1所述的一种用于去除废水中甲醛的催化剂，其特征在于，所述催化剂中氧化石墨烯的质量分数为5-30％。


3.如权利要求1所述的一种用于去除废水中甲醛的催化剂，其特征在于，所述纳米颗粒为纳米氧化钨、纳米氧化铝、纳米二氧化硅或纳米ZSM-5中的一种。


4.权利要求1-3任一项所述的一种用于去除废水中甲醛的催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法如下：
在搅拌下将粒径在100nm以下的纳米颗粒加入氧化石墨烯溶液中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马庆国，牛宇岚，赵晓红，程雪松，常西亮，
申请(专利权)人：太原工业学院，
类型：发明
国别省市：山西;14