【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机污染物降解，更具体地，涉及一种硫化铜铁双金属催化剂及其制备方法和方法。
技术介绍
1、有机废水的处理是目前国际研究的难点，如因人类活动导致地下水、地表水中存在多种抗生素，其中磺胺类抗生素的种类多、浓度高，已有研究者利用风险熵值法评估显示，磺胺类抗生素是城市地下水生态风险较高且威胁贡献比例最大的抗生素之一。另外随着生活垃圾的增多，伴随降雨和垃圾自身的水分，导致10％～30％的垃圾渗滤液产生，对生态环境和人类健康造成威胁。对于这些有机废水，生物法处理有机废水周期长、效率低，物理法存在二次污染等问题，因此经济高效的处理有机废水迫在眉睫。
2、芬顿法被认为是处理有机废水最有潜力的方法之一，催化剂催化活化氧化剂产生具有高氧化还原电位的自由基可以快速氧化大部分有机污染物。过硫酸盐和双氧水是芬顿反应中常见的氧化剂，但是它们存在二次污染大、运行成本高、储存和运输困难等问提。相反分子氧被认为是一种理想型氧化剂，具有绿色无污染、天然无毒、来源广泛等优点，然而氧气的氧化还原电位低、难以活化，因此利用经济高效的方法实现氧气的活化具有重要意义。
3、分子氧活化是o2在催化剂表面连续吸附和解离的过程，是催化反应的关键步骤。已有研究显示，天然矿物对o2具有活化作用，如黄铁矿活化o2反应生成的·o2-和氢离子反生成h2o2，然后与黄铁矿溶解的fe(ii)通过fenton反应生成·oh。但是由于黄铁矿的缓释作用，其表观的氧气活化效率较低。且黄铁矿的自氧化行为会使得体系中的fe和硫化物浓度急剧升高造成二次污染，因此，寻求黄
4、参考天然矿物的结构，利用简单低成本的制备方法构造出具有更好催化效果的催化剂对有机废水的处理是一种新的思路，本专利技术提供一种一步合成硫化铜铁双金属催化剂，并利用其活化氧气降解有机物，具有简单、低廉、环保的优点。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硫化铜铁双金属催化剂的合成及活化氧气处理有机废水的方法，其中通过对铁、硫、铜的投料摩尔比进行优化改进，有效提高硫化铜铁双金属催化剂的催化性能，本专利技术还利用合成的硫化铜铁双金属催化剂活化氧气，降解有机污染物，如，可适用于处理含抗生素废水，以及实际有机废水如垃圾渗滤液等，且去除效果显著提高，具有处理成本低、操作条件简单且高效的优点，为有机废水的处理提供了新的方式。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，所述方法包括：
3、在厌氧条件下，向酸性缓冲溶液中加入氯化铜和铁粉，混合均匀后加入硫化钠溶液，反应后过滤得到所述硫化铜铁双金属催化剂；其中所述氯化铜和所述铁粉的摩尔比范围为0.3～1.3；所述硫化钠和所述铁粉的摩尔比范围为0.046～0.46。
4、作为本专利技术的优选，所述酸性缓冲溶液为乙酸-乙酸钠溶液、柠檬酸-柠檬酸钠和甲酸-甲酸钠中的一种，且将所述酸性缓冲溶液除氧后使用；优选乙酸-乙酸钠溶液，且乙酸钠与乙酸的质量体积比为45～50g/ml。
5、作为本专利技术的优选，所述酸性缓冲溶液的ph为5.6～7，优选6.0～6.4。
6、作为本专利技术的优选，所述反应的时间为8～15h。
7、作为本专利技术的优选，氯化铜和铁粉纯度大于或等于99％。
8、在本专利技术的另一方面，如本专利技术的第一方面所述的制备方法制得的硫化铜铁双金属催化剂，所述硫化铜铁双金属催化剂包含cufes2。
9、在本专利技术的又一方面，如本专利技术的第二方面所述的硫化铜铁双金属催化剂在有机废水处理中的应用。
10、作为本专利技术的优选，有机废水为含有芳香族化合物的废水。
11、作为本专利技术的优选，所述应用包括以下步骤：
12、(1)准备待处理的有机废水；
13、(2)称取所述硫化铜铁双金属催化剂，并加入步骤(1)的所述有机废水中，在空气氛围下搅拌处理；其中所述硫化铜铁双金属催化剂投加量范围为1～10g/l；
14、(3)处理完后过滤回收废水体系中的沉淀物以进行回收利用。
15、作为本专利技术的优选，所述应用包括：将所述硫化铜铁双金属催化剂填充至柱式反应器，将待处理的有机废水充分曝气后从柱子底部泵入进行处理。
16、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：
17、(1)本专利技术提供的硫化铜铁双金属催化剂，与现有技术相比，由于采用特定铁、铜、硫投料摩尔比例条件，将cu/fe摩尔比例控制为0.3～1.3，控制s/fe摩尔比例为0.046～0.46，以及酸性缓冲溶液的ph为5.6～7。如此合成的硫化铜铁双金属催化剂能够有效提升铜铁基材料的催化活性，硫化后的铜铁双监护催化剂尤其可用于处理有机废水、降解有机污染物，处理效果明显优于未硫化的铜铁材料。本专利技术合成的硫化铜铁双金属催化剂，成本低廉，合成方法简单(无需煅烧或其他高温高压处理)，利用其活化氧气处理有机废水，低能耗、绿色无二次污染。
18、(2)基于本专利技术的方法得到的硫化铜铁双金属催化剂材料应用于有机废水处理，处理成本低、操作条件简单、处理效率高，处理后水质达到国家相关标准，为去除水中有机污染物提供了一种新方式。利用本专利技术，典型医药废水等中主要是代表性有机污染物，初始浓度150mg/l的磺胺甲恶唑(smx)可以降解99％，同时cod可《污水综合排放标准》(gb8978-1996)一级标准中规定的不超过100mg/l的要求；对于cod浓度为318mg/l的垃圾渗滤液超滤出水(raw)废水中，cod去除效率最高可以达到37％(去除约118.6mg/l)，toc去除效率为32％(去除37.3mg/l)，色度显著降低；对于cod浓度为232mg/l的垃圾渗滤液生化出水(raw2)废水中，cod去除效率最高可以达到55％(去除约129.3mg/l)，toc去除效率为35％(去除36.2mg/l)，色度显著降低。处理后cod低于《污水综合排放标准》(gb8978-1996)二级标准中规定的不超过200mg/l的要求，达到了无害化的目的，与同类型专利技术向比，具有高效、绿色的优点。
19、(3)基于本专利技术制备得到的硫化铜铁双金属催化剂材料应用于连续流反应装置中，连续运行36h，每12h更换一次材料情况下，smx的降解效率稳定，且操作条件简单、处理效率高，处理效率均大于85％。说明硫化铜铁双金属催化剂不但可以催化活化氧气降解有机物，还具有高效稳定的催化性能且制备方法绿色、简单，具有巨大的实际应用潜力。
20、综上，本专利技术成功专利技术了基于天然矿物结构的催化剂，基于本专利技术合成的硫化铜铁双金属催化剂，利用它与氧气的共同作用，有效地解决了以上难降解有机物的处理难题，适用于对含有磺胺甲恶唑等难降解有机废水，以及复杂有机废水垃圾渗滤液的深度处理，能够降解有机污染物并去除toc，降解c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸性缓冲溶液为乙酸-乙酸钠溶液、柠檬酸-柠檬酸钠和甲酸-甲酸钠中的一种，且将所述酸性缓冲溶液除氧后使用；优选乙酸-乙酸钠溶液，且乙酸钠与乙酸的质量体积比为45～50g/mL。
3.根据权利要求1所述的硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸性缓冲溶液的pH为5.6～7，优选6.0～6.4。
4.根据权利要求1所述的硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为8～15h。
5.根据权利要求1所述的硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，氯化铜和铁粉纯度大于或等于99％。
6.如权利要求1-5任一项的制备方法制得的硫化铜铁双金属催化剂，其特征在于，所述硫化铜铁双金属催化剂包含CuFeS2。
7.如权利要求6所述的硫化铜铁双金属催化剂在有机废水处理中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，有机废水为含有芳香族化合物的废水。<...
【技术特征摘要】
1.一种硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸性缓冲溶液为乙酸-乙酸钠溶液、柠檬酸-柠檬酸钠和甲酸-甲酸钠中的一种，且将所述酸性缓冲溶液除氧后使用；优选乙酸-乙酸钠溶液，且乙酸钠与乙酸的质量体积比为45～50g/ml。
3.根据权利要求1所述的硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述酸性缓冲溶液的ph为5.6～7，优选6.0～6.4。
4.根据权利要求1所述的硫化铜铁双金属催化剂的制备方法，其特征在于，所述反应的时间为8～15h。
5.根据权利要求1所述的硫化铜铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：周涛，孙燕，刘晓，吴晓晖，张伟，黄明杰，孟庆杰，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。