[发明专利]一种碳基封装钴氧化物磁性材料的制备方法及其应用

说明书

本发明属于环保领域，具体涉及一种碳基封装钴氧化物磁性材料的制备方法及其应用。制备方法包括如下步骤：步骤一、碳基材料预处理：选择废纸作为原材料，剪切后浸没在无水乙醇中超声处理，然后烘干。步骤二、钴离子溶液制备。步骤三、浸渍处理：将烘干的材料浸没在步骤二制备的溶液中。步骤四、干燥处理：将浸渍完成材料沥净并烘干。步骤五、高温煅烧：将上步骤的材料置于刚玉方舟中，在管式炉中以600‑800℃的温度煅烧2h，煅烧过程中以氮气作为保护气氛，收集煅烧产物，得到所需的碳基封装钴氧化物磁性材料。制备的材料用于处理含TCH的污水，本发明解决了钴基催化剂材料存在的生产成本高，使用时容易大量析出钴离子，以及无法回收利用的问题。

技术领域

本发明属于环保领域，具体涉及一种碳基封装钴氧化物磁性材料的制备方法，采用该方法制备的碳基封装钴氧化物磁性材料，该材料在污水处理中的应用，以及应用该材料的一种含盐酸四环素污染物的污水处理方法。

背景技术

盐酸四环素(TCH)作为一种广谱抗生素被广泛应用于医疗及畜牧业等领域。然而，盐酸四环素的过量使用会导致其在自然水体及土壤环境中大量残留，这可能会严重破坏水生态平衡，并危害人体健康。近年来，基于过一硫酸盐(PMS)的高级氧化技术凭借能够产生氧化能力强、pH适用范围广、自由基寿命长的硫酸根自由基(SO₄^·-)，已被广泛应用于包含TCH的各类有机污染物的污水处理研究中。

一些特殊的催化剂可以在污水处理过程中活化PMS的净化处理效率。其中，Co²⁺是目前活化PMS效率最高的金属离子，目前使用的提供Co²⁺的材料主要是均相催化剂。但是常规的钴基均相催化剂在使用过程中都难以回收利用，因而使用成本较高。此外，常规的均相催化剂在使用过程中会大量析出Co²⁺；导致处理后的污水中Co²⁺的浓度过量，高浓度的Co²⁺也会对环境或人类健康构成严重威胁。

因此，开发一种可回收利用的非均相钴基催化剂十分有必要。尽管近年来已有部分非均相钴基催化剂应用于污水处理的报道，但大部分的催化剂材料依然存在生产成本高、制备工艺复杂，产率低，且产品使用过程中容易出现Co²⁺析出的问题。

发明内容

为了解决现有钴基催化剂材料存在的生产成本高，使用时容易大量析出钴离子，以及无法回收利用的问题，本发明提供一种碳基封装钴氧化物磁性材料的制备方法及其应用。

本发明采用以下技术方案实现：

一种碳基封装钴氧化物磁性材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤一、碳基材料预处理：

选择废纸作为碳基原材料，将废纸剪切成规定形状和尺寸的片材；然后浸没在无水乙醇中超声处理不少于30min，超声处理结束后取出并烘干。

步骤二、钴离子浸渍液制备：

将Co(NO₃)₂·6H₂O或CoCl₂·6H₂O溶解于去离子水中，制备得到Co²⁺浓度为0.1mol/L的溶液，作为后续步骤所需的钴离子浸渍液。

步骤三、浸渍处理：

将步骤一中预处理后的碳基原材料浸没在步骤二制备的钴离子浸渍液中，常温浸渍不少于3h。

步骤四、干燥处理：

将完成浸渍的碳基原材料沥干至表面不含有溶液后，在不高于60℃的温度下烘干处理，得到干燥后的含钴碳基原材料。

步骤五、高温煅烧：