催化臭氧化技术是基于催化剂和臭氧化相结合的高级氧化降解过程，关键在于高效催化剂的开发与应用。本发明专利技术将三价钕离子通过简便的化学沉淀、水热、煅烧处理，开发了氧化钕纳米催化剂并提出了其使用方法，开创了稀土氧化物纳米材料在水处理中的应用新领域。所得纳米结构尺度均匀、分散性好，在臭氧化降解苯酚中显示了良好的催化性能，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理和环境催化领域，涉及。
技术介绍
稀土氧化物作为发光材料、磁性材料、超导体、高性能陶瓷、紫外线吸收剂等在功能材料的各个领域得到了广泛的应用。稀土化合物具有较高的催化活性，特别是稀土氧化物作为催化剂时，具有成本低、活性高、选择性好等特点。稀土氧化物作为催化剂主要应用在石油裂化、橡胶合成、氨合成、环境保护等领域，而与传统的体相催化剂相比，纳米材料的使用能较大程度的提高催化剂的催化效率。近年来，稀土纳米材料在国内外的许多研究都取得了不少成果，而纳米稀土氧化物作为稀土化合物中重要的一类，表现出了更加优越的性能。随着纳米稀土氧化物的制备方法的完善，使其在功能性材料、催化剂等领域的应用更加具备了可行性。催化臭氧化技术是近年发展起来的、在常温常压下将有机物氧化的方法，它是基于催化剂和臭氧化相结合的高级氧化降解过程，其目的在于促进污染物的降解、提高臭氧利用率从而降低运行成本，关键在于高效催化剂的开发与应用。本专利技术致力于开发高效实用的稀土纳米催化剂，在此基础上提供臭氧化水处理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过简便的水热法，开发了氧化钕纳米催化剂并提出了其使用方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现(I)纳米氧化钕的制备配制含三价钕离子(NcT)O. 01-0. Imol Γ1的钕盐水溶液和5mol -Γ1的NaOH溶液，搅拌下将NaOH溶液缓慢滴加入钕盐溶液中，至混合物的pH变为 10，继续搅拌lOmin，将溶液转移至聚四氟乙烯内衬反应釜中，在120-180°C下反应12h，反应结束，冷却至室温，过滤，洗涤沉淀至pH为中性，将沉淀烘干并在空气气氛中500°C煅烧 2h，获得纳米氧化钕；(2)臭氧化水处理将得到的纳米氧化钕样品作为催化剂加入到臭氧化水处理体系中，通入臭氧，同时开动搅拌、降解水中有机污染物；(3)纳米氧化钕样品的回收臭氧化处理完毕，通过静置、离心或过滤，将纳米氧化钕样品从水溶液中分离出来，用于下一次的催化过程。在实验过程中，我们发现pH达到10时，得到的氧化钕纳米材料结构均匀，所得纳米催化剂的量与所处理废水的质量之比为0.001、反应温度在室温时即可达到较好的催化效果。本专利技术的有益效果在不同钕离子(Nd3+)起始浓度和不同水热温度下获得略有差异的样品，在相同的臭氧投入量、催化剂量、反应温度下，对污水中有机污染物的降解速率均有所加快，矿化程度有所提高。与现有处理方法相比较，本专利技术提出的水处理方法具有显著的特点(I)纳米氧化钕的制备方法操作简单，原料易得，合成过程周期短，无毒无污染。(2)纳米氧化钕颗粒尺度较小，在水中具有良好的分散性，有利于提高与臭氧、水中污染物的接触。因此在使用过程中，较小的投入量即可取得较好的催化效果。(3)纳米氧化钕具有较好的机械强度，在催化臭氧化条件下具有较好的稳定性，多次重复使用，催化效果都能得到较好的保持，这对有利于其进行实际应用。附图说明图I为实施例I所得产品的TEM照片；图2为实施例I所得产品的XRD图谱；图3为单独臭氧化(无催化剂)和实例I中氧化钕纳米材料(样品I)催化臭氧化下苯酚的降解情况；图4为单独臭氧化(无催化剂)、实例2中氧化钕纳米材料(样品2)催化臭氧化、 实例3中氧化钕纳米材料(样品3)催化臭氧化下苯酚的降解情况；图5为单独臭氧化(无催化剂)、实例4中氧化钕纳米材料(样品4)催化臭氧化、 实例5中氧化钕纳米材料(样品5)催化臭氧化下苯酚的降解情况。具体实施例方式为了更具体的说明本专利技术的方法，下面给出本专利技术的实施例，但本专利技术的应用不限于此。实施例I称取O. 40g Nd2O3于单口烧瓶中，加入约IOmL左右的浓盐酸，加热至氧化物完全溶解，升高温度至约140°C，敞口赶去烧瓶中的浓盐酸。将烧瓶中的固体转移至烧杯中加入 40ml去离子水、搅拌溶解，滴加NaOH溶液(5mol/L)至pH值为10，继续搅拌lOmin，将溶液转移至体积为50mL的聚四氟乙烯内衬反应釜中，在180°C下反应12h。反应结束，冷却至室温，过滤，洗涤沉淀至PH为中性，将沉淀于80°C烘干，然后置于马弗炉中空气气氛中500°C 下煅烧2h，得到样品I。其TEM照片见图1，表明是直径约IOnm的纳米棒结构；XRD图谱见图2，所有的衍射峰均能与氧化钕体心立方结构(JCPDS No 21-0579)出峰位置匹配，说明是Nd2O3 ；BET比表面积为37. lm2/go实施例2称取O. 68g Nd2O3于单口烧瓶中，加入约IOmL左右的浓盐酸，加热至氧化物完全溶解，升高温度至约140°C，敞口赶去烧瓶中的浓盐酸。将烧瓶中的固体转移至烧杯中加入 40ml去离子水、搅拌溶解，滴加NaOH溶液(5mol/L)至pH值为10，继续搅拌lOmin，将溶液转移至体积为50mL的聚四氟乙烯内衬反应釜中，在120°C下反应12h。反应结束，冷却至室温，过滤，洗涤沉淀至PH为中性，将沉淀于80°C烘干，然后置于马弗炉中空气气氛中500°C 下煅烧2h，得到样品2。实施例3称取O. 06g Nd2O3于单口烧瓶中，加入约IOmL左右的浓盐酸，加热至氧化物完全溶解，升高温度至约140°C，敞口赶去烧瓶中的浓盐酸。将烧瓶中的固体转移至烧杯中加入40ml去离子水、搅拌溶解，滴加NaOH溶液(5mol/L)至pH值为10，继续搅拌lOmin，将溶液转移至体积为50mL的聚四氟乙烯内衬反应釜中，在150°C下反应12h。反应结束，冷却至室温，过滤，洗涤沉淀至PH为中性，将沉淀于80°C烘干，然后置于马弗炉中空气气氛中500°C 下煅烧2h，得到样品3。实施例4称取O. 50g Nd2O3于单口烧瓶中，加入约IOmL左右的浓盐酸，加热至氧化物完全溶解，升高温度至约140°C，敞口赶去烧瓶中的浓盐酸。将烧瓶中的固体转移至烧杯中加入 40ml去离子水、搅拌溶解，滴加NaOH溶液(5mol/L)至pH值为10，继续搅拌lOmin，将溶液转移至体积为50mL的聚四氟乙烯内衬反应釜中，在160°C下反应12h。反应结束，冷却至室温，过滤，洗涤沉淀至PH为中性，将沉淀于80°C烘干，然后置于马弗炉中空气气氛中500°C 下煅烧2h，得到样品4。实施例5称取O. 40g Nd2O3于单口烧瓶中，加入约IOmL左右的浓盐酸，加热至氧化物完全溶解，升高温度至约140°C，敞口赶去烧瓶中的浓盐酸。将烧瓶中的固体转移至烧杯中加入 40ml去离子水、搅拌溶解，滴加NaOH溶液(5mol/L)至pH值为10，继续搅拌lOmin，将溶液转移至体积为50mL的聚四氟乙烯内衬反应釜中，在120°C下反应12h。反应结束，冷却至室温，过滤，洗涤沉淀至PH为中性，将沉淀于80°C烘干，然后置于马弗炉中空气气氛中500°C 下煅烧2h，得到样品5。实施例6在200ml含苯酚初始浓度为IOOmg L-I的模拟废水中，添加不同的氧化钕纳米材料O. 20g,开动搅拌,在反应温度20°C下通入臭氧流量O. 40mg min-1的臭氧,记录不同时间下苯酚的浓度。结果分别如图3，4，5所示。图3中分别为单独臭氧化(无催化剂)和实例I中氧化钕纳米材料(样品I)催化臭氧化下苯酚的降解情况，表明氧化钕纳米材料的加入显著促进了苯酚的降解；图4中分别为单独臭本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董玉明，蒋平平，王光丽，袁广，奚林，朱卫平，宛朋，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：
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