[发明专利]以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化剂的制备方法。

背景技术

芬顿法利用Fe²⁺对H₂O₂催化分解产生的·OH具有极强的氧化能力，可使有机物矿化为CO₂、H₂O和无机分子，是一种环境友好的绿色水处理技术。与其他氧化技术相比，芬顿法具有高效、操作简便、反应条件温和及不需要特制反应装置等优点。适合于不同水质的处理，尤其适用于难生物降解有机废水的处理。因此，芬顿法在印染废水、焦化废水、制药废水、含油废水、含酚废水以及含硝基苯废水等废水处理中得到广泛应用。但在实际工程和研究中发现均相芬顿法存在以下不足：(1)芬顿体系的有效pH值范围较窄，一般为pH2-4或2-3；(2)出水中含有大量的Fe²⁺，易生成含铁污泥，造成二次污染；(3)对H₂O₂的利用率较低；这些缺点影响了均相芬顿的应用与推广。

近年来，多相芬顿及多相类芬顿氧化技术作为典型的高级氧化处理方法，以其在去除难生物降解污染物方面的优势，而引起广泛关注。将铁离子及其它过渡金属负载于固体介质的多相芬顿及多相类芬顿体系能有效避免均相芬顿体系的缺点，可拓展体系的pH范围，且催化剂可重复使用，易于回收，且避免了对水体的二次污染。特别是在双金属多相类芬顿体系中这些金属离子之间往往表现出协同效应，有助于催化剂活性的提高，加快反应的进行，强化废水处理的效果；同时对抑制催化剂离子的溶出也有一定的效果，因此铁及其它过渡金属的固定化已成为芬顿技术重要的发展方向。

多相类芬顿技术的关键是寻找到合适的负载介质，使得铁离子及其它过渡金属负载能够分散、牢固地负载在载体上。树脂、膨润土、沸石、活性炭等均可作为多相芬顿的载体，但存在热稳定性不好、分散性不好和机械强度的问题。

发明内容

本发明目的是为了解决均相芬顿有效pH值范围窄、过氧化氢的利用率低、易造成铁离子二次污染的问题，而提供以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备方法。

以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备方法，按以下步骤实现：

一、将100～150目的海泡石粉按照固液比为1∶10的比例投加到浓度为0.5mol/L的硫酸中进行酸化，以120～130r/min的速度搅拌3～4h，用去离子水洗涤至中性，过滤，然后在105℃下活化2～3h，得到改性海泡石；

二、将2.02～8.08g的Fe(NO₃)₃·9H₂O和0.87～4.36g的Co(NO₃)₃·6H₂O加入到100mL去离子水中，获得硝酸铁与硝酸钴混合溶液，然后加入1.5～6g的尿素，获得混合溶液；

三、将混合溶液倒入装有4g改性海泡石的250mL带硅胶塞的玻璃锥形瓶中，然后置于水浴中加热到100℃，搅拌反应2h，冷却陈化2h获得沉淀物，沉淀物水洗至中性，再放入干燥箱中于105℃下干燥，得到催化剂的前驱物，然后将催化剂的前驱物置于马弗炉中，在400℃下煅烧2h，即完成以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备。

本发明中海泡石具有以下特点：其晶体结构由硅氧四面体和镁氧八面体组成，比表面积大，具有良好的吸附性能；自身存在大量的酸性、碱性中心，同时结构中有Si-O基，使其本身拥有一定的催化作用；其热稳定性能高，耐高温性能好；同时海泡石资源丰富，价格低廉，且环境友好，无毒无害，因此海泡石可作为一种良好的载体，应用于多相类芬顿催化剂的制备。

本发明中制备的以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂，它在使用过程中不必调节水体pH值至2-4或2-3，扩展了pH值的范围，过氧化氢的利用率高；同时能够缓慢释放铁离子，实现铁离子与钴离子的协同作用，加速反应的进行，从而保证多相芬顿处理方法持久高效去除水中难生物降解有机污染物。

本发明以改性海泡石为载体的Fe-Co双金属多相类芬顿催化剂的制备方法操作简单，以改性海泡石为载体的多相类芬顿技术可将海泡石的吸附作用与芬顿的催化氧化作用有机结合在一起，将吸附剂上的污染物直接催化氧化处理，实现污染物更为有效的去除，同时也保证了该方法在应用过程中不产生新的污染源，不造成二次污染，环境友好。

附图说明