[发明专利]以活性氧化铝为基体的FeNiY-MOF复合过一硫酸盐活化剂的制备及产品和应用

说明书

本发明涉及一种以活性氧化铝为基体的FeNiY‑MOF复合过一硫酸盐活化剂的制备方法及其产品和应用，利用沸石咪唑酯骨架独特的框架结构，并以活性氧化铝小球为载体，结合CTAB的形貌调控下，采用溶剂热‑焙烧法合成独特的负载型中空纳米结构Fe₂O₃‑NiO‑Y₂O₃‑MOF复合催化剂，利用组分间的相互作用，有效促进PMS的活化，加快SO4·^‑的生成和污染物的分解。此外，载体与活性组分间的协同作用，也促进了FeNiY‑MOF颗粒的负载率提高，有效避免过渡金属离子溶出，提高对PMS的催化活化能力。

技术领域

本发明涉及一种以活性氧化铝为基体的FeNiY-MOF复合过一硫酸盐活化剂的制备方法及其产品和应用，可以解决有机物含量高、COD浓度高等水污染问题，用于水污染处理领域。

背景技术

高级氧化法可将污染物直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，有效解决传统水处理方法在处理水中高稳定难降解有机污染物存在的效率低、成本高、存在二次污染等问题，具有很好的应用前景。

传统的高级氧化技术是以产生羟基自由基为主要活性物种来降解污染物的。基于硫酸根自由基的高级氧化技术是近年来发展起来的难降解有机污染物氧化处理的新技术。过硫酸根离子本身具有较强的氧化性，活化后可以产生硫酸根自由基，具有更强的氧化特性，可氧化降解环境中的难降解有机物，而且硫酸根自由基比羟基自由基更为稳定，具有更长的半衰期。虽然过硫酸盐具有很强的氧化能力，但相对稳定，不易降解，目前主要采用过渡金属离子活化过硫酸盐，该方法无需高温加热或者紫外光照射，在常温条件下对过硫酸盐进行活化，无论在实验室条件下或在工程实施过程中都较容易实现。常用的过渡金属离子主要包括Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ce²⁺等，其中Fe²⁺由于价格低廉、高效无毒，因而是应用最为广泛的一种过硫酸盐过渡金属离子活化剂，但Fe²⁺与SO4^-形成竞争，过剩的Fe²⁺消耗了多余的SO4^-，此外Fe²⁺易氧化成Fe³⁺，从而限制了该方法的氧化效率。为了克服这一问题，人们采用多相含Fe化合物来取代Fe²⁺，形成多相过硫酸盐体系，但目前所开发出的多相催化剂虽然能有效活化过以硫酸盐产生高活性的SO4·^-降解有机污染物，但却普遍存在过渡金属离子溶出量大、稳定性差等突出问题。如何开发高效、稳定的多相催化剂是应用SO4·^-高级氧化技术的关键。

基于此，本专利以活性氧化铝为载体，采用溶剂热-焙烧法合成负载型三元FeNiY-MO复合过一硫酸盐活化剂，充分利用多孔载体的比表面积和表面高密度吸附位点，以及载体与活性组分间的协同作用，有效提高FeNiY-MOF颗粒的负载率，有效避免过渡金属离子溶出。同时也可利用金属有机框架结构可以提供更多的PMS活化位点，大大提高对水中有机污染物的降解速率。该工艺不仅操作简便，催化剂稳定性好，污染物的降解效率高，而且处理后易分离回收，且可多次循环使用，具有较大的应用前景。

发明内容

针对有机物含量高、COD浓度高等采用现有处理技术难以达到国家规定的排放标准的钢铁废水，本发明的目的在于提出一种以活性氧化铝为基体的FeNiY-MOF复合过一硫酸盐活化剂的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的以活性氧化铝为基体的FeNiY-MOF复合过一硫酸盐活化剂产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。