一种活化过硫酸盐用催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种活化过硫酸盐用催化剂及其制备方法，该催化剂包括载体，以及负载于所述载体的纳米零价铁和纳米四氧化三钴，所述载体为具有框架结构的炭质材料。制备方法为：将碳源、钴源和钼源混合溶于溶剂中，得前驱体；煅烧后得载体；将所述载体加入到乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，随后在惰性气氛下依次加入FeSO4·

【技术实现步骤摘要】
一种活化过硫酸盐用催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及污水处理领域，具体而言，涉及一种活化过硫酸盐用催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]硫酸根自由基具有半衰期长、氧化还原电位高、pH适用范围广等特点，在污水处理中应用的较多，可除去水中的大部分有机污染物。硫酸根自由基是通过活化过硫酸盐得到的，目前，活化过硫酸盐的方式有光活化、热活化以及过渡金属活化，其中过渡金属活化的反应条件温和，应用较为广泛。
[0003]但目前的过硫酸盐活化催化剂的活化效率低，催化剂上的活化位点少，导致过硫酸盐处理污水的效率低，不能高效地钙化水体中的有机污染物。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，提供一种活化过硫酸盐用催化剂，其以纳米零价铁和纳米四氧化三钴作为催化剂的有效成分，活化过硫酸盐，以有机框架结构的炭质材料作为载体，可将纳米零价铁和纳米四氧化三钴分散的更加均匀，增加催化剂的活性位点，提高过硫酸盐处理污水的效率。
[0005]本专利技术的另一目的在于，提供一种活化过硫酸盐用催化剂的制备方法，其通过高温煅烧，将纳米零价铁和纳米四氧化三钴负载在有机框架结构的载体上，有效成分与载体的负载率高，暴露的活性位点多，制得的催化剂的催化效率高，其应用在污水处理中，对有机物的钙化效果好。
[0006]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
[0007]一方面，本专利技术实施例提供一种活化过硫酸盐用催化剂，包括载体，以及负载于所述载体的纳米零价铁和纳米四氧化三钴，所述载体为具有框架结构的炭质材料。
[0008]另一方面，本专利技术实施例提供一种活化过硫酸盐用催化剂的制备方法，其包括，将碳源、钴源和钼源混合溶于溶剂中，搅拌均匀，在160
‑
200℃下反应5
‑
10h，随后洗涤离心，得到钼掺杂的CO
‑
MOF前驱体；在惰性气氛下煅烧所述前驱体，得到所述载体；
[0009]将所述载体加入到乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，随后在惰性气氛下依次加入FeSO4·
7H2O和四水乙酸钴，在搅拌的同时滴加硼酸盐溶液，离心洗涤，冷冻干燥，即得到所述催化剂。
[0010]相对于现有技术，本专利技术的实施例至少具有如下优点或有益效果：
[0011]在本专利技术中，以有机框架结构的炭质材料为载体，以纳米零价铁和纳米四氧化三钴为活性成分，将活性成分负载在载体上，纳米零价铁和纳米四氧化三钴可以分散在载体上，使得活性成分分散的更加均匀，避免纳米零价铁堆积，增加纳米零价铁、纳米四氧化三钴暴露的活性位点，以提高催化剂的活性。
[0012]并且，在本专利技术中，以纳米零价铁作为活性成分，其可持续的为体系中提供二价铁
离子，防止过量的二价铁离子对硫酸根自由基的猝灭，其负载在有机框架结构的载体上，避免纳米零价铁的团聚。以纳米四氧化三钴作为活性成分，其与纳米零价铁配合，共同提高催化剂活性，使得过硫酸盐缓慢释放硫酸根自由基，提高污水处理效率。
具体实施方式
[0013]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0014]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本专利技术。
[0015]一方面，在本专利技术的一些实施例中，提供一种活化过硫酸盐用催化剂，包括载体，以及负载于所述载体的纳米零价铁和纳米四氧化三钴，所述载体为具有框架结构的炭质材料。
[0016]其中，纳米零价铁具有较高的还原活性和吸附性能，将其应用在污水处理中，可通过表面反应降解氯代有机物；四氧化三钴作为过硫酸盐的活化剂，其活化效果好，纳米四氧化三钴具有较大的比表面积，可提供更多的活性位点，并且，纳米四氧化三钴的循环利用性能优异，在多次循环利用后，还具有较高的催化活性。在本专利技术中，将纳米四氧化三钴负载在载体上，便于催化剂的回收再利用。并且四氧化三钴与零价铁相互配合，共同提高催化活化过硫酸盐的性能，进而提高污水处理性能。
[0017]炭质材料在过硫酸盐体系中，可作为电子传递剂的活化剂，可有效的活化过硫酸盐，并在过硫酸盐的表面产生大量的硫酸根自由基，分解和钙化水体系中的污染物。并且炭质材料的孔隙结构发达，具有吸附作用，以炭质材料作为载体，不仅可以活化过硫酸盐，还可以吸附钙化后的有机物，与纳米零价铁和纳米四氧化三钴协同作用，提高污水处理效率。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，上述所述载体、所述纳米零价铁和所述纳米四氧化三钴的质量比为1：(1
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1.5)：(0.5
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1)。在该配比下，纳米零价铁与纳米四氧化三钴的协同效果最好，该催化剂在过硫酸盐体系中，对污水处理的效果最好。
[0019]另一方面，本专利技术的一些实施例中，提供一种活化过硫酸盐用催化剂的制备方法，其包括，将碳源、钴源和钼源混合溶于溶剂中，搅拌均匀，在160
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200℃下反应5
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10h，随后洗涤离心，得到钼掺杂的CO
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MOF前驱体；在惰性气氛下煅烧所述前驱体，得到所述载体；
[0020]将所述载体加入到乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，随后在惰性气氛下依次加入FeSO4·
7H2O和四水乙酸钴，在搅拌的同时滴加硼酸盐溶液，离心洗涤，冷冻干燥，即得到所述催化剂。
[0021]在本专利技术的一些实施中，上述碳源为聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸、柠檬酸、草酸、均四苯甲酸二酐和三聚氰胺中的一种或多种。
[0022]聚乙烯吡咯烷酮是一种合成水溶性高分子化合物，具有胶体保护作用、成膜性、粘结性、吸湿性、增溶或凝聚作用，在医用卫生领域、食品领域等方面均有应用。聚乙烯吡咯烷酮常用做有机框架结构的碳源。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，上述钴源为醋酸钴、硝酸钴和硫酸钴中的一种或多种。
[0024]在本专利技术的一些实施例中，上述钼源为钼酸铵、钼酸钠、磷钼酸、五氯化钼、乙酰丙酮钼中的一种或多种。
[0025]在本专利技术的一些实施例中，煅烧上述前驱体的条件为：以2
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5℃/min升温至200
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300℃，随后以8
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10℃/min升温至500
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700℃，保温2
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3h；其中，惰性气体为氮气或氩气。在煅烧的过程中，先以慢速升温至200
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300℃，避免温度急剧升高，导致成分挥发较快，框架结构容易坍塌。当温度高于300℃后，再以8
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10℃/min的速度快速的升温至500
‑
700℃，并在该温度下保温，可有效的保持碳框架结构。
[0026]在本专利技术的一些实施例中，冷冻干燥为，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种活化过硫酸盐用催化剂，其特征在于，包括载体，以及负载于所述载体的纳米零价铁和纳米四氧化三钴，所述载体为具有框架结构的炭质材料。2.根据权利要求1所述的活化过硫酸盐用催化剂，其特征在于，所述载体、所述纳米零价铁和所述纳米四氧化三钴的质量比为1：(1
‑
1.5)：(0.5
‑
1)。3.一种如权利要求1所述的活化过硫酸盐用催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，将碳源、钴源和钼源混合溶于溶剂中，搅拌均匀，在160
‑
200℃下反应5
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10h，随后洗涤离心，得到钼掺杂的CO
‑
MOF前驱体；在惰性气氛下煅烧所述前驱体，得到所述载体；将所述载体加入到乙醇和乙二醇的混合溶液中，搅拌均匀，随后在惰性气氛下依次加入FeSO4·
7H2O和四水乙酸钴，在搅拌的同时滴加硼酸盐溶液，离心洗涤，冷冻干燥，即得到所述催化剂。4.根据权利要求3所述的活化过硫酸盐用催化剂的制备方法，其特征在于，所述碳源为聚乙烯吡咯烷酮、抗坏血酸、柠檬酸、草酸、均四苯甲酸二酐和三聚氰胺中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的活化过硫酸盐用催化剂的制备方法，其特征在于，所述钴源为醋酸钴、硝酸钴和硫酸钴中的一种或多种。6.根据权利要求3所述的活化过硫酸盐用催化剂的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱丽琼，
申请(专利权)人：朱丽琼，
类型：发明
国别省市：