[发明专利]一种基于木质素的MnFeO类芬顿催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于木质素的MnFeO类芬顿催化剂及其制备方法，属于环境功能材料技术领域。本发明为了提高现有非均相类芬顿催化剂的氧化还原反应循环稳定性和pH适用范围。本发明使用浸渍法将铁离子和锰离子负载在木质素上，过滤干燥，煅烧，洗涤，干燥后得到基于木质素的MnFeO类芬顿催化剂。本发明的方法制备的MnFeO类芬顿催化剂适应的pH值范围为3～9之间，解决了非均相铁系芬顿催化剂的氧化还原反应循环稳定性差和pH使用范围低的问题，可代替传统芬顿催化剂用于有机废水深度处理。此外，本发明还具有制备方法简单、工艺成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于木质素的MnFeO类芬顿催化剂及其制备方法，属于环境功能材料技术领域。

背景技术

木质素是一种广泛存在的可再生芳香族聚合物，被称为21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源之一。制浆造纸工业每年从植物中分离出5000万吨左右的工业木质素副产品，但95％以上的木质素或未被分离直接排入江河或浓缩后直接燃烧。如果能将木质素加以充分利用不仅可以降低环境污染，还可以有效利用生物质资源，从而达到节能减排的目的。

芬顿氧化技术作为一种新型的高级氧化技术，对有机废水的治理具有重要的作用。但是芬顿反应同样具有一定的不足：如反应体系适应的pH值范围较窄，一般使用范围为3～5；当水处理结束后，残存的铁离子，使得溶液带有颜色；H₂O₂用量大，处理成本高。

非均相类芬顿催化剂的研发是解决传统芬顿技术使用过程的问题的重要途径。目前非均相类芬顿催化剂主要以铁系催化剂为主，比如含铁氧化物(如FeOOH，Fe₂O₃，Fe₃O₄)及铁单质。但是铁为基础的多相芬顿体系依然面临挑战，主要是由于要防止铁的沉淀需要严格控制pH，并且氧化还原反应循环稳定性较差。因此提供一种适应的pH值范围更宽是十分必要的。

发明内容

本发明为了提高现有非均相类芬顿催化剂的pH适用范围，提供一种基于木质素的MnFeO类芬顿催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种基于木质素的MnFeO类芬顿催化剂是将铁离子和锰离子浸渍法负载在木质素上，再依次经干燥、煅烧、洗涤后干燥制成的。

该催化剂制备方法的操作步骤如下：

步骤一、将浓度为0.01mol/L～2mol/L的铁离子水溶液和浓度为0.01mol/L～2mol/L的锰离子水溶液与木质素混合，搅拌均匀，调节溶液至中性后，浸渍处理6h，过滤后对固体沉淀进行干燥处理；

步骤二、然后将固体沉淀置于炭化炉中，在惰性气体保护下煅烧，煅烧温度为300℃-1200℃，煅烧时间为4h，然后洗涤，干燥，得到基于木质素的MnFeO类芬顿催化剂。

进一步限定，步骤一中铁离子种类为Fe²⁺、Fe³⁺中的一种或两种。

进一步限定，步骤一中锰离子种类为Mn²⁺。

进一步限定，步骤一中木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、酶水解木质素、酸水解木质素、木质素磺酸盐中的一种或多种以任意比例混合。

进一步限定，步骤一中铁离子与锰离子的物质的量比为1:(0.01～1)。

进一步限定，步骤一中铁离子和锰离子的总质量与木质素的质量比为1:(1～100)。

进一步限定，铁离子和锰离子的总质量与木质素的质量比为1:(2～10)。

进一步限定，所述的铁离子与锰离子的物质的量比为1:0.33。

进一步限定，步骤二中煅烧温度为600℃～900℃。