[发明专利]一种基于海泡石为载体的非均相Fenton催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种基于海泡石为载体的非均相Fenton催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，由于人们对环境保护的日益关注，工业有机废水的排放标准不断加严，过去常用的预处理＋厌氧生物处理/好氧生物处理＋化学混凝三级处理的废水处理流程已经达不到排放标准的要求，因此，高级氧化技术开始在废水处理领域中广泛应用。

在高级氧化技术中，运用Fenton体系处理有机废水的方法是最具有应用前景的技术。一方面是因为该方法相对于其它高级氧化技术而言，具有适用范围广、抗干扰能力强等特点，而且能快速地使有机污染物降解与矿化；另一方面是该体系利用了环境友好的氧化剂-过氧化氢，其最终分解产物是O₂和H₂O，符合“绿色氧化”的理念。Fenton试剂在酸性( pH<3.0) 条件下产生氧化能力极强的·OH（电位2.80V，仅次于氟的2.87 V），再通过·OH与有机化合物间的加成、取代、电子转移、断键、开环等作用，使废水中难降解的大分子有机物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接分解成为CO₂和H₂O，达到无害化的目的。但均相Fenton体系在实际应用中仍有很多不足：(1)H₂O₂利用率不高；(2)必须在pH小于3.0的酸性介质中进行；(3)反应中作为催化剂的铁金属易形成铁泥，增加了处理成本。

为了解决均相Fenton体系的上述缺点，近年来，非均相Fenton体系受到了国内外广大研究者的关注。与均相Fenton体系相比，非均相Fenton体系具有氧化效率高、H₂O₂消耗量低、pH值适用范围广和催化剂可再生等优势。非均相Fenton反应体系研究的核心是高效、廉价的催化剂的制备。

海泡石是一种天然粘土矿物，是一种纤维状的含水硅酸镁，在我国储量丰富。海泡石的纤维结构是由类滑石层状条带组成，有两层硅氧四面体片，它们被中心为镁氧原子八面体片相连接。因而硅氧四面体片是连续的，但四面体片顶角的方向是颠倒的，每六个硅氧四面体为一个颠倒单位。这一点决定了海泡石中与纤维延长方向一致的通道的存在，水和其他液体可以存在于通道中。海泡石的理论比表面积可达900m²/g，大大高于其他粘土类矿物材料，具有极强的吸附、脱色和分散等性能，亦有极高的热稳定性，因而常用于高温催化反应。海泡石本身具有一定的催化作用，在实际应用中，海泡石可以和催化剂一起产生协同催化作用，提高催化效果。海泡石作为催化剂的载体在加氢还原、脱氢氧化、催化裂化、聚合、异构化等领域中有着广泛的用途。大量实践表明，海泡石负载型催化剂具有优于其他载体负载型催化剂的催化性能。

公开号为102658141A的专利文本公开了一种用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂的制备方法，先制备聚合羟基铁离子溶液，再加入海泡石制得用于非均相可见光/Fenton体系的固体催化剂，该催化剂具有较好的可见光催化活性和催化稳定性。

目前在废水处理领域中，海泡石的应用主要是用于脱色和吸附，用作催化剂载体的研究较少，缺乏相关技术制备廉价、高效的非均相Fenton催化剂。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种基于海泡石为载体的非均相Fenton催化剂的制备方法，该方法工艺简单，成本低廉。

本发明的另一目的在于提供一种由于所述制备方法制备得到的Fenton催化剂。所制备的非均相Fenton催化剂在较宽的pH条件下均具有高效的催化活性和催化稳定性，重复使用活性不下降，而且不会发生金属离子泄露，在工业废水高级氧化处理领域具有很大的应用前景。

本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：

S1. 海泡石活化：将海泡石加入酸性溶液中，在30~60℃的条件下搅拌活化8~12h，接着过滤，洗涤至中性，干燥，焙烧，研磨，过200目筛，得到活化海泡石；

S2. 海泡石负载活性组分：将S1步骤得到的活化海泡石加入金属离子溶液中混合均匀，在搅拌过程中滴加碱性溶液调节混合溶液的pH为8.0~10.0，在30~60℃条件下搅拌4~6h，静置老化12~24h；所述金属离子溶液含有Fe³⁺，同时含有Mn²⁺、Cu²⁺、Al³⁺中的至少一种；

S3. 将S2中混合液过滤，洗涤至中性，干燥，焙烧，研磨即可得到产品。