[发明专利]一种用于水处理的芬顿催化剂及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔型非均相芬顿催化剂，其特征在于，由氧化铈改性的介孔铁氧化物颗粒、多孔载体、铁尖晶石、活性氧化铝、偶氮二甲酸钡颗粒、缓释造孔剂颗粒以及高温粘结剂为基本原料，经黏合溶液黏合、制粒，再经热成型、负载步骤制备得到；其中，上述基本原料重量份比例为：氧化铈改性的介孔铁氧化物颗粒3-5份、多孔载体100份、铁尖晶石5-10份、活性氧化铝10-20份、偶氮二甲酸钡颗粒1-3份、缓释造孔剂颗粒5-15份，高温粘结剂2-5份；

其中，铁尖晶石选自磁性铁尖晶石或铁铝尖晶石；

其中，高温粘结剂选自低熔点玻璃粉或聚酰胺蜡微粉；

其中，缓释造孔剂颗粒选自硫酸钙颗粒；

其中，所述氧化铈改性的介孔铁氧化物颗粒由介孔铁氧化物负载二氧化铈组成；铁氧化物选自三氧化二铁或四氧化三铁；

其中，所述多孔载体选自沸石粉、高岭土、蒙脱石粉中的至少一种；

其中，所述黏合溶液由铁盐溶液与氨水反应生成溶胶液，再添加热分解性成孔黏合剂制得，所述热分解性成孔黏合剂选自聚乙烯醇、聚乙二醇或聚乙烯吡咯烷酮；

其中，所述氧化铈改性的介孔铁氧化物颗粒通过如下步骤制得：取粒径50-100nm的介孔铁氧化物纳米颗粒加入含正丁醇的复合有机溶剂中，在室温和搅拌条件下，同时滴加Ce(NO₃)₃溶液与氨水至上述复合有机溶剂中，Ce(NO₃)₃溶液滴加完毕后继续滴加氨水至pH稳定在9-10，然后搅拌或振荡条件下反应2-3h；反应完毕后室温下静置陈化处理10-12h，固液分离，然后用去离子水和无水乙醇充分洗涤后真空干燥，于氮气氛围的马弗炉中660-680℃煅烧2-3h，得到氧化铈掺杂改性的介孔铁氧化物纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的多孔型非均相芬顿催化剂，其特征在于，多孔载体由天然沸石粉、高岭土、蒙脱石粉组成，其中天然沸石粉重量比例不低于50%。

3.一种权利要求1所述的多孔型非均相芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1）按如下重量份比例选取原料：多孔载体100份、铁尖晶石5-10份、氧化铈改性的介孔铁氧化物颗粒3-5份、活性氧化铝10-20份、偶氮二甲酸钡颗粒1-3份，硫酸钙颗粒5-15份，以及高温粘结剂2-5份；将上述比例量的多孔载体、铁尖晶石、活性氧化铝混合均匀，然后研磨、过筛，再与氧化铈改性的介孔铁氧化物颗粒、偶氮二甲酸钡颗粒、硫酸钙颗粒、高温粘结剂混合得到固体混合原料；

S2）搅拌条件下，向10-20wt%的硝酸铁水溶液中滴加氨水进行反应生成溶胶；待沉淀完全后，加入适量热分解性成孔黏合剂进行混匀处理得到处理液，冷却至室温，得到黏合溶液，备用；

将上述固体混合原料与黏合溶液混合，充分润湿拌匀，然后在造粒机中造粒，得到直径1-5mm的球形颗粒；

S3）将所得颗粒在马弗炉中进行热处理，步骤如下：

首先，以2-3℃/min的速率由室温升至150℃，预热10-15min，然后以1-1.5℃/min的速率升温至250-280℃，并保温30-60min；

接下来，以 3-5℃/min的速率升温至550-600℃，在该温度煅烧1-3h，然后以5-6℃/min的速率降温出炉，得到催化剂预成品；

S4）将所得催化剂预成品浸渍于0.5-1M的FeCl₃溶液中，超声分散均匀；在60-70℃水浴或油浴加热条件下，边搅拌边滴加氨水溶液，直至铁离子充分沉淀，然后过滤分离固体颗粒，烘干干燥；

S5）将干燥后的颗粒置于管式炉中，通入氮气，以5-6℃/min的升温速率升温至660-680℃，煅烧1-2h；煅烧完毕后冷却至室温，用去离子水洗涤，充分烘干干燥，得到所述非均相芬顿催化剂颗粒。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述研磨过筛操作控制颗粒粒径小于0.2mm；所述偶氮二甲酸钡颗粒粒径为1-10μm；硫酸钙颗粒粒径为0.1-0.3mm。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中氨水溶液浓度为15-25wt%。