[发明专利]一种非均相Fenton催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业废水处理及固体废弃物资源化利用领域，具体属于一种用于降解选矿废水中COD的非均相Fenton催化剂的制备。

技术背景

选矿废水是矿山生产中常见的一种废水，具有水量大、水质呈酸或碱性、固体悬浮物多、含重金属离子及残余选矿药剂等特点，其COD一般都会较高，这主要是因为在选矿过程中会添加大量各类的选矿药剂，这些选矿药剂在帮助有用矿物回收的同时，也会残存于最终的选矿废水中，使得选矿废水中可被氧化的还原性有机物含量过高，造成COD偏高。

Fenton技术在经过广大科研工作者多年的探索与研究之后，在处理各种难降解废水方面都取得了较长足的进步与发展，根据反应活性中心的不同，逐渐形成了均相Fenton与非均相Fenton两种反应体系，例如光Fenton技术、电Fenton技术、超声波Fenton技术等都属于均相Fenton的范畴。非均相Fenton催化剂是在传统Fenton催化剂的基础上，通过利用含铁固体物质或者载体固定铁离子来与H₂O₂组成的新型Fenton氧化体系催化剂。非均相Fenton法克服了传统Fenton法H₂O₂利用率低、Fe²⁺易带来二次污染等缺点，成为当前废水氧化处理方向的一个研究热点，其中的一个重要方向是新型非均相Fenton催化剂的制备，目的是得到一种适用pH范围广、能够回收及循环利用的催化剂。

Fenton氧化法对含有机污染物的废水具有较好的处理效果，针对选矿废水中含多种有机选矿药剂、COD高的现实，选择一种更有效的Fenton催化剂对其进行降解是一种比较好的思路。基于这些特点，对Fenton氧化法进行改进，研发更高效的非均相Fenton氧化方法，是一种行之有效的思路。

硅藻土是一种资源储量十分丰富、分布广泛且物理化学性质突出的非金属矿物，其具有质轻、多孔、比表面积大等特点。利用硅藻土易改性、易活化、可再生等特点来开展环境保护的研究，特别是在废水处理等方面的应用，具有很大的开发价值。将硅藻土负载铁氧化物用于催化类Fenton氧化法对选矿废水进行处理，将大幅度提高经济与环境效益，减轻社会的环保压力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种非均相Fenton催化剂的制备方法，该法具有制备过程简易，制备的催化剂催化能力强、H₂O₂的利用率高、成本低，比较明显地提高了Fenton法对选矿废水中COD的降解效率，同时对成分复杂的工矿企业含有机污染物废水具有较强的适应性。

本发明的非均相Fenton催化剂的制备方法步骤如下：

1）对天然硅藻土进行清洗，沉淀，烘干，在350℃下焙烧2h，冷却；

2）按照1g:10ml，将硅藻土与H₂SO₄溶液混合，搅拌1h，洗至中性，烘干；

3）按照1g:50ml，将硅藻土与Fe(NO₃)₃溶液混合，在60℃条件下搅拌10min，再滴入相同体积的NaOH溶液，继续搅拌2h，过滤，漂洗，烘干，100~300℃下焙烧2h，制得非均相Fenton催化剂。

所述H₂SO₄溶液的浓度为1mol/L。

所述Fe(NO₃)₃溶液的浓度为0.01~0.03mol/L。

所述NaOH溶液的浓度为0.03~0.15mol/L。

所述硅藻土为市售天然硅藻土，该硅藻土主要化学成分为SiO₂，含量89.31%，粒径为2~220μm，其中D₁₀=10.9μm，D₉₀=69.09μm，平均粒度D₅₀=32.77μm。

本发明方法制备的催化剂SEM显示，硅藻土表面附着了一层松散、不太均匀且成型状态不明显的物质，EDS能谱显示，这层新增的物质主要为针铁矿及无定型氧化铁矿物。同时硅藻土也保持了一定的孔道及比表面积，使之能够具有与待降解物质更多的接触位点，从而达到更好的催化作用。BET测试结果显示，负载铁氧化物后的硅藻土比表面积比天然硅藻土增加了近1.4倍，有利于其更好的与废水接触，达到催化降解效果。

具体实施方式