[发明专利]一种无金属碳基催化剂的固载化制备方法、制品及其应用

说明书

本发明公开了一种无金属碳基催化剂的固载化制备方法、制品及其应用，该方法包括以下步骤：(1)将双氰胺和抗坏血酸溶解在甲醇中，置于烘箱中至甲醇完全挥发，之后进行焙烧，得到无金属碳基催化剂；(2)将多巴胺、无金属碳基催化剂与石英砂加入至磷酸盐缓冲液中，水浴搅拌，得到第一混合液；(3)将第一混合液过滤，除去液体部分，得到半固化石英砂及悬浮固体，并用去离子水冲洗多次，烘干，得到第一固体；(4)将第一固体置于马弗炉中焙烧，即得到无金属碳基催化剂固载石英砂。本发明制得的催化剂在去除有机污染物的过程中具有长期的稳定性，固化条件易达到，方法简单，设备要求低，易于工业化生产，价格便宜，便于广泛推广应用。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种无金属碳基催化剂的固载化制备方法、制品及其应用。

背景技术

催化活化过一硫酸盐(PMS)降解污废水中有机污染物是一种新兴的高级氧化技术，引起了国内外研究热潮。据了解，金属基催化剂具有极佳的活化PMS的效果，但这增大了催化剂的制备成本，而且在活化PMS降解污染物的过程中，由于体系pH的变化，催化剂的稳定性差，金属离子会再次溶解到水中，造成二次污染，这严重限制了PMS活化在实际污废水处理中的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种无金属碳基催化剂的固载化制备方法，制备一种廉价易得的无金属碳基催化剂，并成功固载到石英砂上，使其能持续、稳定地活化PMS，实现了水中有机物的快速去除。

本发明采用以下的技术方案：

第一方面，本发明公开了一种无金属碳基催化剂的固载化制备方法，包括以下步骤：

(1)将双氰胺和抗坏血酸溶解在甲醇中，置于烘箱中至甲醇完全挥发，之后进行焙烧，得到无金属碳基催化剂；

(2)将多巴胺、无金属碳基催化剂与石英砂加入至磷酸盐缓冲液中，水浴搅拌，得到第一混合液；

(3)将第一混合液过滤，除去液体部分，得到半固化石英砂及悬浮固体，并用去离子水冲洗多次，烘干，得到第一固体；

(4)将第一固体置于马弗炉中焙烧，即得到无金属碳基催化剂固载石英砂。

优选地，所述步骤(1)中，焙烧温度为500℃，焙烧时间为4h。

优选地，所述步骤(1)中，双氰胺：抗坏血酸：甲醇的摩尔比为100：3：750。

优选地，所述步骤(2)中，磷酸盐缓冲液的浓度为0.05-0.5mol/L，pH值为7.5-8.5。

更优选地，所述磷酸盐缓冲液的pH值为8.0。

优选地，所述步骤(2)中，时间为5-15h，温度为15-35℃。

更优选地，所述步骤(2)中，时间为10h，温度为25℃。

优选地，所述步骤(3)中，所得混合固体在进行所述煅烧前先经过去离子水洗涤以及干燥处理。

优选地，所述步骤(3)中，去离子水冲洗的次数为3-5次，烘干温度为60-100℃。

优选地，所述步骤(4)中，焙烧时间为0.5-2h，温度为300-400℃。

更优选地，所述步骤(4)中，焙烧时间为1h，温度为350℃。

优选地，所述步骤(4)中，所得第一固体在进行煅烧后，需要经过去离子水冲洗，去除悬浮固体以及干燥处理。

更优选地，所述步骤(4)中，去离子水冲洗3-5次，干燥除水的温度为60℃。

第二方面，本发明提供一种无金属碳基催化剂固载石英砂，使用上述方法制备得到。