[发明专利]一种酚醛泡沫负载锰铁氧体催化剂的制备方法及其用途

说明书

本发明公开了一种酚醛泡沫负载锰铁氧体催化剂的制备方法，将传统的锰铁氧体催化剂与酚醛泡沫载体相结合，解决了锰铁氧体因为其表面强大的磁性而容易团聚、不稳定的问题，且纳米锰铁氧体催化剂负载于尺寸相对其较大的酚醛泡沫上，解决了催化剂纳米尺寸回收困难、极易溶解、易流失等问题。本发明中的酚醛泡沫具有良好的多孔结构，可做为一种优秀的自浮材料，该发明中利用材料本身良好的自浮性能以及反应装置底部曝气的设置，形成反应悬浮床，使催化剂可以充分接触臭氧，提高了臭氧利用率。

技术领域

本发明涉及污水处理催化剂技术领域，具体是一种酚醛泡沫负载锰铁氧体催化剂的制备方法及其用途。

背景技术

催化臭氧化技术是在臭氧氧化的基础上结合催化剂来高效降解有机物。催化臭氧氧化分为均相臭氧氧化和非均相臭氧氧化。均相臭氧氧化是利用过渡金属离子作为催化剂，催化臭氧产生羟基自由基，来与有机物发生一系列反应，从而将其降解。均相臭氧氧化催化剂具有易流失、难回收、有溶解的可能等缺点，在研发上也有待提升。非均臭氧氧化主要是过渡金属、过渡金属氧化物、负载型金属，主要是吸附和催化的协同作用或者固体催化剂催化臭氧产生高活性的自由基。此类催化剂应用相对较为广泛，同时也存在催化效率低、比表面积较小等问题。目前铁氧体类纳米催化剂易流失，不易回收。

发明内容

本发明结合均相臭氧催化和非均相臭氧催化的优点，提出了一种由酚醛泡沫负载锰铁氧体的催化剂，铁氧体结构稳定，催化性能也很突出；酚醛泡沫具有良好的耐热耐低温性能，并且其孔径均匀，可作为一种良好的催化剂载体；将锰铁氧体催化剂附着在酚醛泡沫上，提出一种基于碳化酚醛泡沫负载铁氧体的漂浮型催化剂，可以更高效地降解焦化废水中COD和氰化物。

一种酚醛泡沫负载锰铁氧体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)酚醛泡沫载体的制备，将酚醛树脂、表面活性剂、正己烷混合搅拌，再加入磷酸溶液，继续进行搅拌，待溶液搅拌均匀后，导入模具中发泡，得到酚醛泡沫；

(2)将步骤(1)中制得的酚醛泡沫进行清洗，并裁剪成长方体块状，干燥后将其置于管式炉中750℃进行碳化，反应时间为2h；得到碳化后的酚醛泡沫；

(3)将MnCl₂·4H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、改性剂、尿素溶解于超纯水中，充分混合将其超声分散至其完全溶解；

(4)将步骤(2)中裁剪好的酚醛泡沫和步骤(3)中的混合溶液混合放至高压反应釜中，加热下反应4h，反应完毕后，用去离子水和无水乙醇反复洗涤；

(5)将步骤(4)得到的催化剂在真空干燥箱中80℃烘干，继续在马弗炉中550℃下高温煅烧5h，得到负载锰铁氧体的酚醛泡沫催化剂。

根据权利要求1所述的一种酚醛泡沫负载锰铁氧体催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的表面活性剂为非离子表面活性剂吐温80、吐温60、DC193中的一种或多种。

进一步，所述步骤(1)中酚醛树脂、表面活性剂、正己烷按照质量比100：6：5混合得到混合后的树脂溶液，混合后的树脂溶液与磷酸按照质量比5：1混合均匀。

进一步，所述步骤(3)中的改性剂为聚苯乙烯或十六烷基三甲基溴化铵的一种或两种混合。

进一步，所述步骤(3)中MnCl₂·4H₂O、Fe(NO₃)₃·9H₂O、十六烷基三甲基溴化铵、尿素的摩尔比为5-8:8-12-:0.5-0.6：25。

进一步，所述步骤(5)中马弗炉中高温煅烧的升温速率2℃·min-1，然后保持。