一种负载型FeOOH催化剂的制备方法及其电类芬顿废水处理体系技术

一种负载型FeOOH催化剂的制备方法及其电类芬顿废水处理体系，属于废水处理技术领域。其特征是以活性炭为载体，以硫酸亚铁为前驱体，通过浸渍、与乙二胺四乙酸和氨水在有氧条件下的氧化还原反应得到活性炭负载物，将其用去离子水清洗后，放入40-50℃的真空烘箱中干燥10-12h，得到负载型FeOOH催化剂。催化剂活性组分由α-FeOOH和γ-FeOOH混相组成。在外加电场条件下，负载型FeOOH催化剂与过氧化氢构成异相电类芬顿氧化体系，高效去除废水中的有机污染物。本发明专利技术的效果和益处是异相催化剂易与废水分离，可循环使用，异相电类芬顿废水处理体系能在中性介质中运行，无需pH调节，无化学污泥产生。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水处理
，涉及一种异相电类芬顿废水处理技术，特别涉及异相电类芬顿废水处理体系中一种负载型FeOOH催化剂及其制备方法。
技术介绍
芬顿反应能够产生氧化性极强的羟基自由基，可以快速、无选择地将有毒或难降解的有机污染物转化成毒性更小或易生物降解的小分子化合物，提高废水的可生化性，甚至将有机污染物完全矿化为对环境无污染的CO2和H2O。由于芬顿反应操作简单、反应物易得、不需要复杂设备且对环境友好等特点，已被广泛地应用于印染废水、纺织废水、制药废水、垃圾渗滤液以及城市污水的治理，是一种高效处理高浓度难降解有机废水的高级氧化技术。均相芬顿反应不仅介质条件苛刻(pH 2. 0-4. 0)，存在着均相催化剂难于分离和回收的缺点，而且均相芬顿反应前后需投加大量的酸和碱来调节废水的PH值，增加了运行成本。此外，芬顿反应结束后产生的大量难处理的铁泥，主要成分是Fe (OH) 3,造成了二次污染。因此，合理构建异相类芬顿反应体系就显得尤为重要。而异相催化剂的研究主要集中在寻找合适的催化剂载体材料、控制合适的铁盐浓度和反应条件，使催化剂活性组分能够牢固地分散在载体上，以提高催化剂的活性位点数量、催化活性和催化效率，并使异相催化剂易与废水分离、回收。电化学高级氧化水处理技术具有多功能性、高度灵活性、易于自动化、无二次污染、适用范围广等其它水处理技术无法比拟的优点，已成为国内外水处理技术研究的热点课题，尤其对那些难于生物降解、对人类健康危害极大的“三致”有机污染物的去除具有很高的效率。基于此，本专利技术采用低溶解度的铁氧化物晶体作为固相催化剂，并将其构建的异相电类芬顿体系用于废水中有机污染物的氧化降解有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高效去除废水中有机污染物的负载型FeOOH催化剂及其异相电类芬顿废水处理体系，解决均相芬顿体系存在的缺点和不足。为实现上述目的，本专利技术通过控制硫酸亚铁与氨水和乙二胺四乙酸的氧化还原反应，控制pH、空气流量、水洗工艺、烘干温度和烘干时间等工艺参数，制备得到棕黄色的活性炭负载型FeOOH催化剂。在电场作用下，负载型FeOOH催化剂与过氧化氢构建成异相电类芬顿废水处理体系。具体地说，本专利技术的技术方案是1、负载型FeOOH催化剂的制备方法步骤一将活性炭载体用去离子水清洗5-8遍，然后在体积比1 1的硝酸水溶液浸渍8-10h，以除去交换位点上可能残留的杂质，过滤，用去离子水水洗至滤液呈中性；步骤二 将步骤一中处理过的活性炭在10%氢氧化钠水溶液中浸渍8-10h，以溶去残留的其他阳离子，过滤，用去离子水水洗至滤液呈中性；再用1 Zmoir1的稀盐酸浸泡 lh，用去离子水反复漂洗至漂洗水为中性，最后放入90-100°C的真空烘箱中烘干12h，取出室温冷却，待用；步骤三配制一定浓度的硫酸亚铁溶液，通氮气40min以去除溶解氧；将步骤二处理过的活性炭加入到上述的硫酸亚铁溶液中，搅拌后密封，20°C条件下避光静止浸渍24h ； 步骤四将一定量和一定浓度的乙二胺四乙酸溶液加入到步骤三的溶液中，在 20°C条件下，于氮气气氛中加入一定量氨水，并将pH调至8. 5 ；步骤五向步骤四的溶液中通入空气，控制流速为LOLmirT1 ；待溶液pH降至中性时，停止通空气，水浴中继续搅拌Ih后结束反应；步骤六过滤，用去离子水清洗棕褐色活性炭负载物至滤液呈无色和无杂质离子， 放入真空烘箱，于40-50°C烘干10-12小时，得到棕黄色负载型FeOOH催化剂。由本方法制备的负载型FeOOH催化剂，FeOOH重量百分比含量范围在1. 0 10.5%,活性炭重量百分比含量范围在89. 5 99. 0%。2、异相电类芬顿废水处理体系的构建将一定量的负载型FeOOH催化剂和过氧化氢加入到废水中，同时施以搅拌，在电场作用下即构建成异相电类芬顿废水处理体系。本专利技术的效果和益处是异相催化剂可循环使用，处理后，异相催化剂和废水容易分离；构建的异相电类芬顿废水处理体系可在中性介质条件下运行，不需要调节PH值，体系中无化学污泥产生，处理成本低；工艺流程简单，易于控制，具有很好的实际应用前景。附图说明图1是本专利技术制备的负载型FeOOH催化剂的傅立叶红外光谱图。图2是本专利技术制备的负载型FeOOH催化剂的X射线衍射光谱图。图3是本专利技术制备的负载型FeOOH催化剂与过氧化氢构建的异相电类芬顿体系对苋菜红偶氮染料模拟废水的脱色效率随时间的变化曲线图。图4是本专利技术制备的负载型FeOOH催化剂与过氧化氢构建的异相电类芬顿体系对某石油炼化企业反渗透浓水的COD去除效果随时间的变化曲线图。具体实施例方式以下结合技术方案和附图详细叙述本专利技术的具体实施方式。实施例(1)活性炭载体的前处理首先将活性炭载体用去离子水清洗5-8遍，然后在体积比为1 1的硝酸水溶液中浸渍8-10h，以除去交换位点上可能残留的杂质，过滤，用去离子水水洗至滤液呈中性； 再用10%氢氧化钠水溶液浸渍8-10h，以溶去残留的其他阳离子，过滤，用去离子水水洗至滤液呈中性；继续在1 2mol Γ1的稀盐酸溶液中浸泡lh，用去离子水反复漂洗至上清水为中性，最后放入90-100°C的真空烘箱中烘干12h，取出室温冷却，待用；(2)负载型FeOOH催化剂的制备 配制好300mL浓度为0. 2mol L—1的Fe2SO4溶液，通氮气30min以去除溶解氧。然后将预处理过的20g活性炭加入到上述的硫酸亚铁溶液中，搅拌后密封，以防止水分挥发和氧气溶入，避光处20°C静止浸渍24h ；在20°C水浴条件下将一定量浓度为3. 75 X IO^mol Γ1的乙二胺四乙酸水溶液和氨水加入反应器中，调节pH值为8. 5，通入空气，控制流速为 1.0L mirT1，于磁力搅拌器上以300rpm mirT1搅拌，待溶液pH降至中性时，停止通空气，水浴中维持中性继续搅拌Ih后结束反应，过滤，用去离子水清洗棕褐色活性炭负载物至滤液呈无色和无杂质离子，放入真空烘箱，于40-50°C烘干10-12小时，得到棕黄色负载型FeOOH催化剂。(3)负载型FeOOH催化剂的晶型和组成成分分析将制备的样品进行傅立叶红外光谱分析，结果如图1所示，波数位于3376和 1632cm"1归属为-OH的伸缩振动吸收峰和H-O-H的变形振动吸收峰，ΘΟΟΙΤΟοπΓ1处的吸收峰为FeOOH的特征吸收峰。波数891、796、635和475CHT1处为α -FeOOH的特征吸收峰，而波数1027、750和550CHT1处为γ -FeOOH的特征吸收峰。另外，在1164CHT1处未发现SO42-的振动吸收峰，说明没有SO/—被吸附在固相催化剂的表面。将相同样品进行X射线衍射分析，结果如图2所示。本专利技术中，反应溶液pH值为弱碱性(pH 8. 5)，而反应终至时pH值控制为7.0，根据α-FeOOH和Y-FeOOH形成的反应机理来看，在微碱性条件下，采用亚铁盐空气氧化法有可能生成纯相Y-FeOOH、纯相α-FeOOH 或两者的混合相。对照 JCPDS 卡片(2002) 29-0713 (a -FeOOH)与 44-1415 ( γ-FeOOH)，谱线中除含有Y-FeOOH的(210)、(301)、(020)、(511)和(32本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种负载型ＦｅＯＯＨ催化剂的制备方法及其电类芬顿废水处理体系，其特征是制备负载型ＦｅＯＯＨ催化剂的主要步骤是：将经酸和碱液预处理的活性炭载体加入到已充氮除氧的一定浓度硫酸亚铁溶液中，在氮气条件下搅拌后，密封，避光静止浸渍２４ｈ；然后在搅拌的条件下依次加入乙二胺四乙酸和氨水，控制ｐＨ和温度；最后通入空气，待反应液ｐＨ降低至中性时，终止反应，将棕褐色活性炭负载物离心分离并用去离子水洗涤后，放在４０－５０℃的真空烘箱中干燥１０－１２ｈ，得到棕黄色的负载型ＦｅＯＯＨ催化剂；在电场作用下，负载型ＦｅＯＯＨ催化剂与过氧化氢构建异相电类芬顿废水处理体系。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凤林，张国权，徐晓晨，付磊，王帅，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91