[发明专利]一种类芬顿纳米催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种类芬顿纳米催化剂及其制备和应用，所述催化剂由Fe₂O₃和纳米γ相氧化铝组成，其制备方法为：以纳米γ相氧化铝为载体，三价铁化合物为活性组分进行浸渍、烘干、煅烧。过氧化氢在催化剂的作用下能够催化氧化去除再生饮用水中有机污染物；加入到再生饮用水中，反应后进行固液分离，实现对再生饮用水的处理，本发明提供的去除再生饮用水中有机污染物应用，不仅催化剂制备工艺简单易行，成本低，而且处理方法简单，有机污染物降解效率高、清洁无污染，催化剂无活性组分析出，能够达到对再生饮用水很好的处理效果，更好地满足当前一些缺水地区对于高品质再生饮用水的迫切需求。

技术领域

本发明涉及饮用水深度处理领域，为一种类芬顿纳米催化剂及其制备和应用。尤其涉及一种采用类芬顿纳米催化剂催化氧化去除再生饮用水中有机污染物的方法。

背景技术

我国乃至世界一些干旱地区的饮用水极度缺乏，急需开发新的水源作为饮用水的补充，而对生活用水进行深度处理并作为再生饮用水，成为解决该问题的一条有效途径。目前，基于超滤(ultrafiltration,即UF)、反渗透工艺(reverse osmosis,即RO)等的膜处理法，可以去除生活用水中大部分有害物质，包括药品与个人护理品、洗涤剂以及食品添加剂，但无法有效去除一些微量有机污染物，如二恶烷(1,4-dioxane)等。然而，已有大量研究证实，这些微污染物存在于饮用水中，对人体健康形成潜在威胁，甚至带来致癌风险。因此，为了给极度缺水地区提供安全的再生饮用水，开发更加有效地去除再生饮用水中微量有机污染物的方法是当务之急，这对于解决我国乃至世界干旱地区饮用水缺乏问题具有重要意义。

目前高级氧化法(Advanced Oxidation Processes,即AOPs)是进行水处理的有效方法，其中芬顿法已被用于再生水的深度处理。该方法是通过向处理体系中投加亚铁离子(Fe²⁺)，催化过氧化氢(H₂O₂)，生成羟基自由基(HO^·)攻击有机污染物使其降解。传统均相芬顿催化体系中，起到催化作用的活性组分(亚铁离子)由于未被固定而易随处理进程逐渐消耗；非均相类芬顿体系通过将活性组分固定于载体从而解决该问题。然而，目前已有的非均相类芬顿体系的羟基自由基的生成速率较低，且载体与活性组分之间的结合力较低，反应后催化剂活性组分因浸出而流失，导致处理效率受限。同时，浸出的催化剂活性组分也会危害人体健康安全，因而不适合作为再生饮用水处理方法。因此，开发一种催化剂制备工艺简易，活性组分负载牢固，且处理操作简单易行，处理效率高，处理时间短的去除再生饮用水中有机污染物的类芬顿催化处理方法，以克服现有技术不足，是本领域的一个亟待解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题克服现有技术的不足，本发明提供了一种类芬顿纳米催化剂及其制备和应用，其制备工艺简易、活性组分负载牢固且处理操作简单易行，处理效率高，处理时间短；是一种新颖的类芬顿纳米催化剂催化氧化去除再生饮用水中有机污染物的方法。

国际卫生组织(WHO)定义再生饮用水为：以经处理的使用过的水(再生水)为水源的饮用水。

为了达到本发明目的，本发明提供了一种类芬顿纳米催化剂，其中，所述类芬顿纳米催化剂以纳米γ相氧化铝为载体；以Fe₂O₃为活性组分；所述纳米γ相氧化铝的粒径小于或等于20nm。

在本发明提供的类芬顿纳米催化剂中，所述催化剂活性组分负载量为0.2wt.％-2.2wt.％。

在本发明提供的类芬顿纳米催化剂中，类芬顿纳米催化剂的粒径为5-30nm。