System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法及其应用技术_技高网
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一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法及其应用技术

技术编号:40704292 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-22 11:03
本发明专利技术公开了一种小分子有机酸改性黄铁矿材料及活化过硫酸盐降解有机污染物的方法,本发明专利技术通过直接球磨法得到小分子有机酸改性的天然黄铁矿催化材料,可以避免黄铁矿结块现象,提高了天然黄铁矿的催化活性,制备的黄铁矿催化材料能够应用于有机污染物的治理,是一种应用前景深远的催化材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能性复合材料,具体涉及的是一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法及其应用


技术介绍

1、近年来,过硫酸盐高级氧化技术引起广泛关注,被大量应用于有机污染土壤和地下水环境中。与臭氧、过氧化氢和高锰酸钾等氧化剂相比,过硫酸盐具有结构稳定、运输方便、成本低且效率高的优点。并且,过硫酸盐活化产生大量的硫酸根自由基(so4·-),具有较高的氧化还原电位(2.5-3.1ev),以及良好的选择性和ph适应能力。此外,so4·-也会进一步产生羟基自由基(·oh),同样参与到污染物降解过程中。因此,过硫酸盐高级氧化技术在有机污染环境修复领域具有良好前景。但是,过硫酸盐直接反应活性较差,需要进行活化。常见的活化技术包括:热活化、光活化、超声活化、碱活化和过渡金属活化等。其中,过渡金属活化因其低成本、低能耗和高活性具有明显优势。铁及含铁的化合物因其低毒高效成本低而被广泛关注。

2、黄铁矿是地球上储量最丰富的硫化金属矿物,其主要成分是fes2,由于其含有丰富的亚铁和还原性的低价态硫,被广泛地应用于高级氧化工艺中。与零价铁相比,黄铁矿成本低且更易获得。黄铁矿可以缓慢释放fe(ii)并激活过硫酸盐产生so4·-,而其含有的低价态硫具有很强的还原性,可将高价态fe(iii)还原为低价态fe(ii)。因此,黄铁矿可以有效活化过硫酸盐并调节溶液中的铁循环,促进反应持续进行。黄铁矿颗粒大小和比表面积对黄铁矿催化活性起到重要作用,因此减小粒径是提高黄铁矿催化效果重要的手段。黄铁矿可以通过化学法进行合成,用于制备微纳米结构的黄铁矿。但是化学合成法制备工艺复杂且成本较高,不利于大规模生产和应用。天然黄铁矿廉价易得,但是催化效果不佳。

3、目前天然黄铁矿的改性手段较多,大多集中在直接球磨法,或向反应体系中添加其他活性物质,如三价铁,有机酸等。球磨法可以通过研磨、压缩、冲击、摩擦、剪切和延伸等作用积累颗粒表面机械能,促进颗粒的物理化学性质和结构发生变化,提高反应活性。但是,在球磨过程中,随着黄铁矿粒径减小,出现结块现象。聚集后的黄铁矿颗粒的比表面积降低,活性反应位点减少,污染物的去除效果降低。向体系中直接添加大分子有机物也会消耗反应中产生的活性自由基,阻碍污染物的降解。因此,需要通过一种绿色环保的方法制备高活性黄铁矿材料具有重要的环境和经济意义。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于针对现有技术的不足,提供一种分子有机酸改性黄铁矿材料及活化过硫酸盐降解有机污染物的方法。小分子酸的引入可以提高球磨效率,提高黄铁矿的活性并进一步提高其催化性能,制备的黄铁矿催化材料能够应用于有机污染物的治理。

2、为了达到上述目的,本专利技术采用如下技术方案:

3、一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,包括如下步骤:

4、s1将黄铁矿颗粒和有机酸加入到球磨罐中,向球磨罐中加入球磨介质,在氮气条件下进行球磨,调节球磨机程序为正转、反转交替进行;

5、s2将s1制备得到的材料装入离心管中,分别用除氧去离子水和无水乙醇各清洗三次;

6、s3将s2得到的材料放入真空干燥箱中,干燥后充入氮气,在常温下避光保存,即得到有机酸改性黄铁矿材料。

7、优选的,作为一个较佳的实施方式,所述步骤s1中,所述黄铁矿为天然黄铁矿或人工合成黄铁矿,纯度大于90%。

8、优选的,作为一个较佳的实施方式,所述步骤s1中,所述有机酸包括但不限于草酸、柠檬酸、抗坏血酸、盐酸羟胺、酒石酸、原儿茶酸,所述有机酸可以为一种或多种复合使用。

9、优选的,作为一个较佳的实施方式,所述步骤s1中,所述有机酸的添加量为黄铁矿质量的1-10%。

10、优选的,作为一个较佳的实施方式,所述步骤s2中,所述球磨方式包括但不限于干法和湿法球磨,干式球磨为小分子酸与黄铁矿颗粒混合后装入球磨罐中,再向球磨罐中填入球磨介质进行球磨,湿法球磨为将小分子酸溶解在水中后装入球磨罐中,与黄铁矿颗粒混合后加入球磨介质再进行球磨。

11、优选的,作为一个较佳的实施方式,所述步骤s2中,球磨机包括但不限于行星球磨机、振动球磨机或砂磨机,球磨机程序为正反转交替进行。

12、优选的,作为一个较佳的实施方式,所述步骤s2中,有机酸与黄铁矿球磨后需经过洗涤,洗涤顺序为先用蒸馏水水洗三次再用乙醇洗三次,真空干燥后得到有机酸改性黄铁矿材料。

13、本专利技术的另一目的在于提供所述有机酸改性黄铁矿材料用于降解有机污染物的应用,所述有机污染物包括但不限于氯代烃类、多环芳烃类、石油烃类、抗生素类、染料类等有机污染物。

14、与现有技术相比,本专利技术的有益效果为:

15、(1)本专利技术的有机酸改性黄铁矿材料可以避免直接球磨法带来的黄铁矿结块现象,能够提高黄铁矿的催化活性;

16、(2)本专利技术的制备方法简单,制备过程中无废液产生,无危险气体产生,原料成本低廉,使用安全。

17、(3)本专利技术的有机酸改性黄铁矿材料可以更高效的去除环境中的有机污染物。

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【技术保护点】

1.一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述黄铁矿为天然黄铁矿,纯度大于90%。

3.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述有机酸选自草酸、柠檬酸、抗坏血酸、盐酸羟胺、酒石酸、原儿茶酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述步骤S1中,所述有机酸的添加量为黄铁矿质量的1-10%。

5.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,所述球磨方式包括但不限于干法和湿法球磨,干式球磨为小分子酸与黄铁矿颗粒混合后装入球磨罐中,再向球磨罐中填入球磨介质进行球磨,湿法球磨为将小分子酸溶解在水中后装入球磨罐中,与黄铁矿颗粒混合后加入球磨介质再进行球磨。

6.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述步骤S2中,有机酸与黄铁矿球磨后需经过洗涤,洗涤顺序为先用蒸馏水水洗三次再用乙醇洗三次,真空干燥后得到有机酸改性黄铁矿材料。

7.根据权利要求1-6中任一项权利要求所述的制备方法制备得到的有机酸改性黄铁矿材料。

8.根据权利要求7所述的有机酸改性黄铁矿材料用于降解有机污染物的应用。

9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述有机污染物包括但不限于氯代烃类、多环芳烃类、石油烃类、抗生素类、染料类有机污染物。

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【技术特征摘要】

1.一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述黄铁矿为天然黄铁矿,纯度大于90%。

3.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述有机酸选自草酸、柠檬酸、抗坏血酸、盐酸羟胺、酒石酸、原儿茶酸中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中,所述步骤s1中,所述有机酸的添加量为黄铁矿质量的1-10%。

5.根据权利要求1所述的一种有机酸改性黄铁矿材料的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中,所述球磨方式包括但不限于干法和湿法球磨,干式球磨为小分子...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙红文邱瑞张鹏
申请(专利权)人:南开大学
类型:发明
国别省市:

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