一种非均相类芬顿催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及水处理技术领域，具体涉及一种非均相类芬顿催化剂及其制备方法，制备方法包括如下步骤：(1)将粘土矿物材料、造孔剂均匀混合，得到混合粉末；(2)将金属盐溶于水中，形成金属盐溶液，所述金属盐包括Fe(NO3)3·

【技术实现步骤摘要】
一种非均相类芬顿催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，具体涉及一种非均相类芬顿催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]难降解废水通常指生物降解性较差的有机废水，如：纺织/印染废水、垃圾渗滤液、焦化废水、制药废水、化工废水等。这类废水中有机污染物浓度高，毒性大且盐分含量高。若未经妥善处理将会对水体环境造成严重危害，并会影响人类健康、破坏生态系统。芬顿氧化技术作为最常见的高级氧化技术，具有非常强的氧化性，其氧化效率高、工艺简单，能够显著降低废水毒性、提高可生化性，对于难降解有机污染物处理方面有着显著优势。但是传统芬顿反应过程中多余的Fe
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会产生较难处理的含铁污泥，双氧水利用率低，且对废水pH值要求严苛，限制了该技术在难降解有机废水处理领域的发展。
[0003]国内外科学家通过对芬顿技术开展深入研究对其进行了改进，提出了非均相芬顿法，即采用铁的矿物质来代替Fe
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作为催化剂与H2O2反应，产生
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OH。胡琴采用氧化沉淀法制备出磁性纳米Fe3O4来处理罗丹明B(RhB)。通过对试验条件的优化得到不同形貌粒径的纳米Fe3O4颗粒，其中球形和小粒径的纳米Fe3O4具有较好的催化活性，3h内RhB的脱色率达80％以上。张小雪采用天然赤铁矿降解亚甲基蓝(MB)染料废水，赤铁矿与H2O2构建的非均相类芬顿体系适用pH范围广，MB降解率几乎达100％；赤铁矿可重复使用，5次使用后MB的去除率仍可达80％以上。Cao制备了一种Fe柱撑膨润土(Fe
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Bent)催化剂，采用非均相芬顿法降解炼油废水中的有机污染物。该催化剂经五次循环利用降解石油精炼厂废水后，COD去除率仍能达到76％，表现出良好的稳定性。可以看出，非均相类芬顿法不仅可以克服传统芬顿法局限的pH值条件，而且能够提高催化剂的回收利用性，因此近年来关于非均相类芬顿法的研究取得了非常大的进步。
[0004]然而，非均相芬顿法所使用的催化剂仍存在负载量低、活性组分分布不均匀，且在反应过程中较易溶出等问题，这一系列问题严重限制了非均相类芬顿催化剂的实际应用。因此，研发一种高效、稳定且利于回收的催化剂对于处理难降解有机废水有着重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有非均相类芬顿催化剂负载量低以及在反应过程中较易溶出的技术问题，本专利技术提供一种非均相类芬顿催化剂及其制备方法，采用廉价易得的铁、锰金属盐作为活性组分，以粘土矿物材料作为载体，煤焦油作为粘合剂，通过煅烧合成非均相类芬顿催化剂，催化性能优越、稳定。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种非均相类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)将粘土矿物材料、造孔剂均匀混合，得到混合粉末；
[0008](2)将金属盐溶于水中，形成金属盐溶液，所述金属盐包括Fe(NO3)3·
9H2O和Mn(NO3)2；
[0009](3)将混合粉末与金属盐溶液均匀混合，得到固体；
[0010](4)将所得固体与适量煤焦油混合均匀，制备成颗粒；
[0011](5)将所得颗粒烘干后，焙烧，即得非均相类芬顿催化剂。
[0012]进一步的，所述步骤(1)的粘土矿物材料为蒙脱石、硅藻土、膨润土中的至少一种，优选为蒙脱石。
[0013]进一步的，所述步骤(1)的造孔剂为羧甲基纤维素钠。
[0014]进一步的，所述步骤(1)中，粘土矿物材料与造孔剂的质量比为70～90：1～5。
[0015]进一步的，所述步骤(2)中，Fe(NO3)3·
9H2O、Mn(NO3)2的质量比为9：1～7：3，优选为4：1。
[0016]进一步的，所述步骤(3)中，金属盐与混合粉末的质量比的10：90～25：75。
[0017]进一步的，所述步骤(4)中，煤焦油与固体中的混合粉末的质量比为5～10：75～80。
[0018]进一步的，所述步骤(4)中，颗粒的粒径为6～10mm。
[0019]进一步的，所述步骤(5)中，烘干方法为先将颗粒在50～60℃下烘干30～50min，以去除大部分水分，然后再升温至100～120℃烘干60～80min，以防止颗粒干裂；焙烧温度为600～650℃，焙烧时间为60～80min。
[0020]第二方面，本专利技术提供一种采用上述制备方法制得的非均相类芬顿催化剂。
[0021]本专利技术的有益效果在于，本专利技术提供以粘土矿物材料、造孔剂、Fe(NO3)3·
9H2O、Mn(NO3)2等为原料制备非均相类芬顿催化剂，以粘土矿物材料作为载体，粘土矿物材料具有较大比表面积，可为金属离子提供附着位点，提高催化过程中电子转移的能力，活性组分不易流失；以煤焦油作为粘合剂，煤焦油不仅具有较好的粘合作用，可有效增强催化剂硬度，极大提高了催化剂的使用寿命，而且经过高温煅烧被碳化后，比表面积增大，增加了反应活性位点；采用廉价易得的铁、锰金属盐作为活性组分，制备成本低；通过煅烧合成非均相类芬顿催化剂，催化性能优越、稳定，制备方法简单易控，工业化生产门槛低，易于工业化推广。
具体实施方式
[0022]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0023]实施例1
[0024]一种非均相类芬顿催化剂，采用如下制备方法制得：
[0025](1)将77.0g蒙脱石、3g羧甲基纤维素钠，掺杂均匀，得到混合粉末；
[0026](2)将总质量为20.0g的Fe(NO3)3·
9H2O：Mn(NO3)2按照4：1比例溶解在50ml水中，形成金属盐溶液；
[0027](3)将混合粉末与金属盐溶液均匀混合，得到固体；
[0028](4)将所得固体与10g煤焦油均匀混合，制备成粒径为6mm的颗粒；
[0029](5)将所得颗粒放入烘箱中，升温至60℃，烘30min去除大量水分，然后再升温至120℃，继续烘干60min，以防止颗粒干裂，然后于马弗炉中650℃下焙烧60min，得到非均相类芬顿催化剂。
[0030]实施例2
[0031]一种非均相类芬顿催化剂，采用如下制备方法制得：
[0032](1)将87.0g膨润土、3g羧甲基纤维素钠，掺杂均匀，得到混合粉末；
[0033](2)将总质量为10.0g的Fe(NO3)3·
9H2O：Mn(NO3)2按照9：1比例溶解在50ml水中，形成金属盐溶液；
[0034](3)将混合粉末与金属盐溶液均匀混合，得到固体；
[0035](4)将所得固体与8g煤焦油均匀混合，制备成粒径为8mm的颗粒；
[0036](5)将所得颗粒放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：(1)将粘土矿物材料、造孔剂均匀混合，得到混合粉末；(2)将金属盐溶于水中，形成金属盐溶液，所述金属盐包括Fe(NO3)3·
9H2O和Mn(NO3)2；(3)将混合粉末与金属盐溶液均匀混合，得到固体；(4)将所得固体与煤焦油混合均匀，制备成颗粒；(5)将所得颗粒烘干后，焙烧，即得非均相类芬顿催化剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的粘土矿物材料为蒙脱石、硅藻土、膨润土中的至少一种。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的造孔剂为羧甲基纤维素钠。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，粘土矿物材料与造孔剂的质量比为70～90：1～5。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉生，谢海涛，姚俊，邹丽，江玉强，孟繁芹，
申请(专利权)人：山东华城城建设计工程有限公司，
类型：发明
国别省市：