本发明专利技术公开了一种碳材料负载纳米零价金属催化剂，包括纳米零价金属和碳材料，纳米零价金属在碳材料中均匀分散，纳米零价金属的负载量为5-15mg/g，所述纳米零价金属为铁、铜、锌或镍，所述碳材料为碳纳米管、石墨烯或纳米活性炭。本发明专利技术还公开了催化剂的制备方法和应用。本发明专利技术将纳米零价金属负载到碳材料上，可以阻止零价金属的团聚、提高催化剂的稳定性，可显著提高催化剂的比表面积。本发明专利技术催化剂高效、廉价、性能稳定，可以将含氯有机污染物快速高效吸附富集，同时纳米碳材料所具有的优异的电子传输能力能够大大加快污染物的催化降解速度，使得污染物去除更加快速高效，安全、经济。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种去除饮用水中氯代有机污染物的催化剂，具体涉及一种碳材料负载纳米零价金属催化剂、该催化剂的制备方法以及利用该催化剂去除饮用水中氯代有机污染物的方法，属于污水处理
技术背景饮用水是人类生存的基本需求。安全可靠的饮用水直接关系到国民的身心健康与生活品质。中国目前的现状是饮用水安全隐患日益加重，其中饮用水消毒副产物受到越来越多的关注。饮用水采用标准的氯化处理能显著降低由饮水传播的疾病，但氯化消毒的过程中，氯分子会和水中的一些天然有机物质(Natural Organic Matter, N0M),如溶解在水中的溴化物和碘化物，反应形成消毒副产物(Disinfection Byproducts, DBPs)。目前在饮用水已经发现的消毒 副产物就多达600余种，绝大多数消毒副产物都具有长期积累毒性，即大大增加癌变或其他影响身体健康的病变的机率。因此，各国都对饮用水中的一些消毒副产物设定了严格的残留值。此外，由于人类工农业活动中应用了大量的氯代烷烃类有机物，如四氯化碳作为溶剂、去油剂等被广泛大量使用于工业生产，由于后处理不当，对水体、空气及土壤产生了一定污染。四氯化碳已被美国列入129种“水中优先控制污染物黑名单”，同时也被中国列入68种“水中优先控制污染物黑名单”。它是一种具有强致癌、致畸、致突变作用的污染物。作为一种非水相有机物，可以在饮用水中长期存在，威胁国民身体健康。饮用水中四氯化碳源自地下水和地表水，其中地下水体中挥发扩散少，同时又几乎不存在生物分解，所以很难自洁清楚，容易造成超标，尤为需要高度重视的是国内多个城市地下水中四氯化碳超标现象比较突出。对于这些低浓度、高毒性、难降解的DBPs及其它氯代有机污染物，如果采用传统的水处理方法，如依靠外加反应试剂(如H202、03)等产生有效活性物种(如自由基等)进行消除，很难达到理想效果。因此为保证饮用水安全，就必须尽快设计开发出能高效去除氯代有机物的安全可靠的方法。近年来涌现和发展起来的纳米材料及相关纳米组装技术，从维度、空间几何尺寸、能带结构、表面特性以及污染物分子在材料表界面上的反应历程等都为选择性识别和消除DBPs提供了最可能、最丰富的选择，这是传统环境材料所不能完成的。其中零价金属，如零价铁、零价铜等具有廉价易得、低毒安全、且不会对环境产生二次污染等优点，使其成为在水污染治理方面倍受关注的新型污染控制技术。以零价铁为例，水体中利用零价铁对氯代有机物的脱氯可能途径有以下三种: (O 氯代有机物在零价铁表面直接得电子，发生脱氯反应:权利要求1.一种碳材料负载纳米零价金属催化剂，其特征是:包括纳米零价金属和碳材料，纳米零价金属在碳材料中均匀分散，纳米零价金属的负载量为5-15mg/g。2.根据权利要求1所述的碳材料负载纳米零价金属催化剂，其特征是:所述纳米零价金属采用湿法还原法负载到碳材料上。3.根据权利要求1所述的碳材料负载纳米零价金属催化剂，其特征是:所述纳米零价金属为铁、铜、锌或镍；所述碳材料为碳纳米管、石墨烯或纳米活性炭。4.一种权利要求1、2或3所述的碳材料负载纳米零价金属催化剂的制备方法，其特征是包括以下步骤:将碳材料超声分散与于水中，然后加入金属可溶性盐，25-40°C反应6-12h，反应后将碳材料分离出来，然后分散到表面活性剂中，在惰性气体保护下加入还原齐[J，在25-100°C下反应3-6h，反应后离心、干燥，得到碳材料负载纳米零价金属催化剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:当碳材料为石墨稀时，采用下述方法制备:将高锰酸钾和石墨粉加入硫酸和磷酸的混合液中，在50-80°C反应10-15h，反应后冷却至室温，将反应液倒入冰水中，在搅拌下逐滴加入30wt%的双氧水，加完后再搅拌反应20-40min，然后过滤、洗涤、干燥，得石墨烯。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是:高锰酸钾与碳材料的质量比为5:1-7:1 ;碳材料在硫酸和磷酸混合液中的浓度为6-8 g/L;硫酸和磷酸的用量体积比为9:1-10:1，硫酸和磷酸的质量浓度均大于等于85%;反应液与冰水的用量体积比为1:1-1:1.2 ；30wt%的双氧水的用量与反应液和冰水的总体积的比值为1:200-1:300。7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:碳材料在水中的浓度10-20g/L，与金属可溶性盐的质量比为60:1-200:1，表面活性剂与碳材料的质量比为1:700-1:3000。8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是:所述表面活性剂为壳聚糖、明胶、胶原、白蛋白、海藻酸钠、透明质酸、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸钠、聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮；所述还原剂为抗坏血酸、硼氢化钠、硼氢化钾或水合肼；所述金属可溶性盐为铁、铜、锌、镍的可溶性氯化物、硝酸盐或硫酸盐。9.一种去除饮用水中氯代有机污染物的方法，其特征是:向水中加入权利要求1、2或3所述的碳材料负载纳米零价金属催化剂，处理0.5-6h，即可；催化剂的加入量为0.25 -1g/L，处理时温度为15-25°C、pH为6-12。10.根据权利要求1所述的方法，其特征是:所述氯代有机污染物包括四氯化碳、三氯甲烷和氯乙酸中的至少一种。全文摘要本专利技术公开了一种碳材料负载纳米零价金属催化剂，包括纳米零价金属和碳材料，纳米零价金属在碳材料中均匀分散，纳米零价金属的负载量为5-15mg/g，所述纳米零价金属为铁、铜、锌或镍，所述碳材料为碳纳米管、石墨烯或纳米活性炭。本专利技术还公开了催化剂的制备方法和应用。本专利技术将纳米零价金属负载到碳材料上，可以阻止零价金属的团聚、提高催化剂的稳定性，可显著提高催化剂的比表面积。本专利技术催化剂高效、廉价、性能稳定，可以将含氯有机污染物快速高效吸附富集，同时纳米碳材料所具有的优异的电子传输能力能够大大加快污染物的催化降解速度，使得污染物去除更加快速高效，安全、经济。文档编号B01J23/755GK103191742SQ20131012450公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月11日 优先权日2013年4月11日专利技术者贾瑞宝, 李贺, 姚振兴, 王明泉, 孙韶华 申请人:济南市供排水监测中心本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳材料负载纳米零价金属催化剂，其特征是：包括纳米零价金属和碳材料，纳米零价金属在碳材料中均匀分散，纳米零价金属的负载量为5?15mg/g。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾瑞宝，李贺，姚振兴，王明泉，孙韶华，
申请(专利权)人：济南市供排水监测中心，
类型：发明
国别省市：
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