尖晶石铁氧体类催化剂的应用及用于促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法技术

尖晶石铁氧体类催化剂的应用及用于促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，它涉及一种尖晶石铁氧体类催化剂的应用及降解有机物的方法。本发明专利技术的目的是要解决现有催化剂作为硫酸盐自由基产生的催化剂存在易被氧化分解、强度低、易破碎、有杂质溶出、催化效率低和回收难，现有的活化技术存在反应系统复杂、反应条件苛刻、成本过高的问题。尖晶石铁氧体类催化剂作为促进过硫酸盐自由基产生的催化剂促进过硫酸盐或单过硫酸盐产生自由基的应用；方法：以尖晶石铁氧体类催化剂作为促进过硫酸盐自由基产生的催化剂促进过硫酸盐或单过硫酸盐产生硫酸自由基，然后利用硫酸自由基降解有机物。本发明专利技术主要用于催化降解有机物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种尖晶石铁氧体类催化剂的应用及降解有机物的方法。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，人们的生活水平不断改善的同吋，环境污染问题和生态破坏也日趋严重，水资源紧张、大气污染及土壌的污染等问题日益突出，许多江河、湖泊、地下水以及土壌等都受到了不同程度的污染，エ业废气及汽车尾气等的肆无忌惮的排放也同时造成严重的大气污染，化学农药及化肥在农业上的大量应用导致土壌生态环境造成严重的破坏。其中如环境雌激素等难降解污染物已经被证明对人体健康和生态环境存在严重的危害。这些难降解的有机污染物结构复杂，在环境中分布极广。对它们的污染控制一直是环保工作者努力探索的课题，到目前己经研究和开发了一系列エ艺来处理这些有机污染物，高级氧化技术以其高效的降解能力得到广泛关注和重视。传统的高级氧化技术是以 OH为主要活性物质降解污染物。主要包括Fenton及类Fenton法、电化学氧化法、湿式氧化法、光催化氧化法等,其中Fenton法是研究最早、应用最广泛的高级氧化技木。与其它现有的氧化法相比，高级氧化技术具有氧化能力强、反应速率快、反应条件温和、操作简单，易于设备化管理等特点。目前基于硫酸根自由基催化活化技木，是近年来新兴的的高级氧化技木，过硫酸盐电离产生过硫酸根离子S2O广，通过激光、脉冲、加热、加入催化剂等手段过硫酸盐被活化产生硫酸根自由基so4_*。硫酸根自由基具有与羟基基自由基相当的氧化还原电位，它的氧化还原电势(EF2. 01V)高于H2O2 (E0=L 76V)。并且硫酸根自由基在中性的条件下也有较高的氧化能力以及针对某些污染物具有专ー性。硫酸根自由基的这些优点使其在环境方面的应用具有更加广阔的前景 。但现有的活化技术存在反应系统复杂、反应条件苛刻、成本过高等不利因素，而现有催化剂作为硫酸盐自由基产生的催化剂存在易被氧化分解、強度低、易破碎、有杂质溶出、催化效率低和回收难的问题，这些都制约了活化过硫酸盐技术在环境处理及生态修复方面的应用。尖晶石铁氧体类催化剂包括尖晶石铁氧体、金属掺杂尖晶石铁氧体、尖晶石铁氧体/碳质材料复合物或尖晶石铁氧体/金属氧化物复合物，这类催化剂具有八面体结构的尖晶石铁氧体，催化剂为多孔的结构，且具有磁性，通过外加普通磁铁或电磁场实现催化剂的高效回收和循环使用，并且尖晶石铁氧体类催化剂具有机械强度大、不易碎的优点，而在专利《臭氧氧化分解水中有机污染物的催化剂及其催化臭氧处理污水的方法》中仅给出尖晶石铁氧体类催化剂可以作为臭氧氧化分解水中有机污染物的催化剂使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决现有催化剂作为硫酸盐自由基产生的催化剂存在易被氧化分解、強度低、易破碎、有杂质溶出、催化效率低和回收难，现有的活化技术存在反应系统复杂、反应条件苛刻、成本过高的问题，而提供一种。尖晶石铁氧体类催化剂的应用，尖晶石铁氧体类催化剂作为促进过硫酸盐自由基产生的催化剂促进过硫酸盐或单过硫酸盐产生自由基的应用。ー种利用尖晶石铁氧体类催化剂用于促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，具体是按以下步骤完成一、预处理首先将待处理水的PH值调至4 8，温度控制为15°C 30°C，得到预处理水；ニ、降解首先将过硫酸盐或单过硫酸盐加入去离子水中，配置成水溶液，然后加入步骤一得到的预处理水中，再加入尖晶石铁氧体类催化剂，并在搅拌速度为100r/min 4000r/min下处理Imin 200min,即完成待处理水中有机物的降解；步骤ニ中所述的水溶液与步骤一得到的预处理水的体积比为(0.01、. 9):1 ;若步骤ニ中加入的是过硫酸盐时步骤ニ中得到的水溶液中S2082_的浓度为0. 5 u mo I/L^l 00 u mol/L,且步骤ニ中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与水溶液中S2082_的质量比为30) :1 ;若步骤ニ中加入的是单过硫酸盐时步骤ニ中得到的水溶液中HS05_的浓度为0. 5 u mo I/L^l 00 u mol/L,且步骤ニ中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与水溶液中HS05_的质量比为(广30) :1。ー种利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，具体是按以下步骤完成一、预处·理首先将待处理水的PH值调至4 8，温度控制为15°C 30°C，得到预处理水；ニ、混合首先将过硫酸盐或单过硫酸盐加入去离子水中，配置成水溶液，然后加步骤一得到的预处理水中，混匀后得到待降解水；三、制备水处理填料将尖晶石铁氧体类催化剂与永磁材料进行混合，即得到水处理填料；四、降解将步骤ニ得到的待降解水以0. 5m/h^50m/h的滤速流过水处理填料，即完成待处理水中有机物的降解；步骤ニ中所述的水溶液与步骤一得到的预处理水的体积比为(0.0广0.9):1 ;若步骤ニ中加入的是过硫酸盐时步骤ニ中得到的水溶液中S2082_的浓度为0. 5iimol/L^lOO u mol/L ;若步骤ニ中加入的是单过硫酸盐时步骤ニ中得到的水溶液中HS05_的浓度为0. 5 y mol/L^lOO u mol/L ;步骤三中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与永磁材料的质量比为(15 10) :1,且所述的永磁材料为招镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体或塑胶磁性材料。ー种利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，具体是按以下步骤完成一、制备硫酸自由基溶液首先将过硫酸盐或单过硫酸盐加入去离子水中，配置成水溶液，然后将水溶液的PH值调至4 8，温度控制为15°C 30°C，再加入尖晶石铁氧体类催化剂，并在搅拌速度为100r/min 4000r/min下处理lmin 400min,即得到硫酸自由基悬浮液；ニ、降解将待处理废气以lm3/tT30m3/h流速流过步骤一制备的硫酸自由基悬浮液，即完成待处理废气中有机物的降解；若步骤一中加入的是过硫酸盐时步骤一中得到的水溶液中S2 082_的浓度为0. 5 u mol/L^lOO u mol/L,且步骤一中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与水溶液中S2 082_的质量比为(广100) :1 ;若步骤一中加入的是单过硫酸盐时步骤一中得到的水溶液中HS05_的浓度为0. 5iimol/L 100iimol/L，且步骤一中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与水溶液中HS05_的质量比为100) :1。ー种利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，具体是按以下步骤完成一、预处理首先将待处理土壤的PH值调至4 8，温度控制为15°C 30°C，相対湿度调至509^80%，得到预处理土壌；ニ、降解首先将过硫酸盐或单过硫酸盐加入去离子水中，配置成水溶液，然后加步骤一得到的预处理土壤中，再加入尖晶石铁氧体类催化剂，并在搅拌速度为100r/min 4000r/min下处理lmin、00min,即完成待处理土壤中有机物的降解；步骤二中所述的水溶液与步骤一得到的预处理土壤的体积比为(0. 2^0. 9) :1 ;若步骤二中加入的是过硫酸盐时步骤二中得到的水溶液中S2082_的浓度为0. 5 u mol/L^lOO u mol/L,且步骤二中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与水溶液中S2082_的质量比为(广100) :1 ;若步骤二中加入的是单过硫酸盐时步骤二中得到的水本文档来自技高网...

【技术保护点】
尖晶石铁氧体类催化剂的应用，其特征在于尖晶石铁氧体类催化剂作为促进过硫酸盐自由基产生的催化剂促进过硫酸盐或单过硫酸盐产生自由基的应用。

【技术特征摘要】
1.尖晶石铁氧体类催化剂的应用，其特征在于尖晶石铁氧体类催化剂作为促进过硫酸盐自由基产生的催化剂促进过硫酸盐或单过硫酸盐产生自由基的应用。2.根据权利要求1所述的尖晶石铁氧体类催化剂的应用，其特征在于所述的尖晶石铁氧体类催化剂为尖晶石铁氧体、金属掺杂尖晶石铁氧体、尖晶石铁氧体/碳质材料复合物或尖晶石铁氧体/金属氧化物复合物；其中所述的尖晶石铁氧体为NiFe2CV MnFe2O4,CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 和 CaFe2O4 中的一种或其中两种的混合物，其中所述的金属掺杂尖晶石铁氧体的分子式为MhNxFe2O4，其中O < X< I,M 为 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或Bi，N 为 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi，且M与N是不同的元素；其中所述的尖晶石铁氧体/碳质材料复合物由尖晶石铁氧体和碳质材料制成而成，所述的尖晶石铁氧体与碳质材料的质量比为(O. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石铁氧体为 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4或CaFe2O4,所述的碳质材料为活性炭、碳纳米管、石墨烯和竹碳中的一种或其中几种的混合物；其中所述的尖晶石铁氧体/金属氧化物复合物由尖晶石铁氧体和金属氧化物制成而成，所述的尖晶石铁氧体与金属氧化物的质量比为(O. 5^1. 5) :1，所述的尖晶石铁氧体为 NiFe204、MnFe2O4^ CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2O4^BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的金属氧化物为 Ti02、ZnO, CuO, A1203、MnO2, NiO、Co3O4 和 V2O5 中的一种或其中几种的混合物。3.一种利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，其特征在于利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法是按以下步骤完成一、预处理首先将待处理水的PH值调至Γ8，温度控制为15°C 30°C，得到预处理水；二、降解首先将过硫酸盐或单过硫酸盐加入去离子水中，配置成水溶液，然后加入步骤一得到的预处理水中，再加入尖晶石铁氧体类催化剂，并在搅拌速度为IOOr/min^OOOr/min下处理lmin 200min,即完成待处理水中有机物的降解；步骤二中所述的水溶液与步骤一得到的预处理水的体积比为(O. 01、. 9):1 ;若步骤二中加入的是过硫酸盐时步骤二中得到的水溶液中S2082_的浓度为O. δμπιοΙ/Ι^ΙΟΟμπιοΙ/Ι，且步骤二中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与水溶液中S2082_的质量比为(广30) :1 ;若步骤二中加入的是单过硫酸盐时步骤二中得到的水溶液中HS05_的浓度为0. 5 μ mo I/L^l 00 μ mol/L,且步骤二中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与水溶液中HS05_的质量比为(广30) :1。4.根据权利要求3所述的一种利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，其特征在于步骤一中所述的待处理水为生活污水、工业废水、船舶污水、船舱压载水；步骤二中所述的尖晶石铁氧体类催化剂为尖晶石铁氧体、金属掺杂尖晶石铁氧体、尖晶石铁氧体/碳质材料复合物或尖晶石铁氧体/金属氧化物复合物；其中所述的尖晶石铁氧体为 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2CVBaFe2O4和CaFe2O4中的一种或其中两种的混合物，其中所述的金属掺杂尖晶石铁氧体的分子式为 UxFe2O4，其中 O < X < 1，M 为 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或Bi，N为N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi，且M与N是不同的元素；其中所述的尖晶石铁氧体/碳质材料复合物由尖晶石铁氧体和碳质材料制成而成，所述的尖晶石铁氧体与碳质材料的质量比为(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石铁氧体为NiFe204、MnFe2O4, CoFe2O4,ZnFe2O4^ MgFe2O4^ CuFe2O4^ CrFe2O4^ PbFe2O4^ SrFe2O4^ BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳质材料为活性炭、碳纳米管、石墨烯和竹碳中的一种或其中几种的混合物；其中所述的尖晶石铁氧体/金属氧化物复合物由尖晶石铁氧体和金属氧化物制成而成，所述的尖晶石铁氧体与金属氧化物的质量比为(O. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石铁氧体为NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的金属氧化物为 Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、NiO、Co3O4和V2O5中的一种或其中几种的混合物。5.一种利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，其特征在于利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法是按以下步骤完成一、预处理首先将待处理水的PH值调至Γ8，温度控制为15°C 30°C，得到预处理水；二、混合首先将过硫酸盐或单过硫酸盐加入去离子水中，配置成水溶液，然后加步骤一得到的预处理水中，混匀后得到待降解水；三、制备水处理填料将尖晶石铁氧体类催化剂与永磁材料进行混合，即得到水处理填料；四、降解将步骤二得到的待降解水以O. 5m/h^50m/h的滤速流过水处理填料，即完成待处理水中有机物的降解；步骤二中所述的水溶液与步骤一得到的预处理水的体积比为(O. 01、. 9):1 ;若步骤二中加入的是过硫酸盐时步骤二中得到的水溶液中S2O82-的浓度为O. 5 μ mo I/L^l 00 μ mol/L ;若步骤二中加入的是单过硫酸盐时步骤二中得到的水溶液中HS05_的浓度为O. 5 μ mo I/L^l 00 μ mol/L ;步骤三中所述的尖晶石铁氧体类催化剂与永磁材料的质量比为(15 10) :1，且所述的永磁材料为铝镍钴系永磁合金、铁铬钴系永磁合金、永磁铁氧体或塑胶磁性材料。6.根据权利要求5所述的一种利用尖晶石铁氧体类催化剂促进过硫酸盐产生自由基催化降解有机物的方法，其特征在于步骤一中所述的待处理水为生活污水、工业废水、船舶污水、船舱压载水；步骤三中所述的尖晶石铁氧体类催化剂为尖晶石铁氧体、金属掺杂尖晶石铁氧体、尖晶石铁氧体/碳质材料复合物或尖晶石铁氧体/金属氧化物复合物；其中所述的尖晶石铁氧体为 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2CVBaFe2O4和CaFe2O4中的一种或其中两种的混合物，其中所述的金属掺杂尖晶石铁氧体的分子式为 UxFe2O4，其中 O < X < 1，M 为 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或Bi，N为N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi，且M与N是不同的元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：马军，任月明，林令强，关英红，张晨，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：