[发明专利]Mn3

说明书

本发明公开了Mn₃O₄/CNTs类芬顿催化剂及其制备方法和应用，属于水处理催化剂制备技术领域。本发明方法包括：将碳纳米管进行纯化的步骤；将纯化碳纳米管与碱性高锰酸钾加热回流的步骤；将加热回流产物抽滤干燥，并将干燥产物在惰性氛围中恒温煅烧的步骤。本发明所制备的催化剂Mn₃O₄/CNTs在羟胺与溶解氧的共同作用下原位生成足量的双氧水，同时，双氧水在催化剂的作用下发生芬顿过程，产生具有强氧化性的羟基自由基，从而实现对有机污染物的催化降解。本发明催化剂表面的含氧官能团有助于双氧水的自催化生成，污水体系中新生成的双氧水随即被用于有机污染物的催化降解，有效的提高了芬顿反应中双氧水的利用率，提高了污染物的降解效率。

技术领域

本发明属于水处理催化剂制备技术领域，具体涉及Mn₃O₄/CNTs类芬顿催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着水中抗生素的污染愈加严重，芬顿技术成为了降解水中抗生素的研究热点。传统芬顿中双氧水经催化后形成具有强氧化作用的羟基自由基可有效地降解有机污染物。然而，芬顿氧化技术中的氧化剂双氧水的制备成本高，反应活性强，运输、储藏存在较大的风险，此外在反应过程中生成的羟基自由基氧化活性强，存在寿命短，双氧水的有效利用率低，导致常规的芬顿处理过程为了达到一定的氧化效果需要增加双氧水投加量，从而带来二次污染。上述问题严重制约了芬顿技术的发展和应用。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有传统芬顿氧化技术双氧水消耗量大、利用率低等问题，本发明的目的是提供Mn₃O₄/CNTs类芬顿催化剂及其制备方法和应用，解决或至少部分解决上述现有技术存在的技术问题。

为了实现本发明的上述其中一个目的，本发明采用的技术方案如下：

上述所述Mn₃O₄/CNTs类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将碳纳米管进行纯化处理，得到纯化后的碳纳米管；

步骤二，将步骤一所述纯化后的碳纳米管分散在无机碱液中，然后加入高锰酸钾(KMnO₄)，混匀，将所得混合液在30～80℃条件下加热回流1～5小时，最后抽滤，真空干燥，获得碳纳米管负载的碱性锰盐；

步骤三，在惰性氛围中，将步骤二所述碳纳米管负载的碱性锰盐加热至300～400℃恒温煅烧8～12小时，得到所述的Mn₃O₄/CNTs类芬顿催化剂。

进一步地，上述技术方案，步骤一中所述纯化处理采用的工艺具体如下：将碳纳米管分散在浓盐酸或浓硝酸中，室温下连续搅拌2～5小时，然后用热水彻底洗涤直至滤液不含氯离子，过滤后真空干燥得到纯化后的碳纳米管。

优选地，上述技术方案，所述碳纳米管与浓盐酸或浓硝酸的质量比为1:30～50。

优选地，上述技术方案，所述真空干燥的温度为100-120℃。

进一步地，上述技术方案，步骤二中所述无机碱液是将无机碱均匀溶于水获得的，其中：所述无机碱可以是氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)。

优选地，上述技术方案，所述无机碱液的浓度为0.01-1mol/L，在本发明的一个优选实施例中，所述无机碱液的浓度为0.1M。

进一步地，上述技术方案，步骤二中所述纯化后的碳纳米管与无机碱液的用量比为(5～50)质量份：100体积份，其中：所述质量份与体积份之间是以mg：mL作为基准的。

进一步地，上述技术方案，步骤二中所述纯化后的碳纳米管与高锰酸钾的质量比为1:5～15。