[发明专利]一种铁锰复合氧化物催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁锰复合氧化物催化剂及其制备方法，属于水处理技术领域。

背景技术

纸浆造纸工业是我国国民经济的重要组成部分，然而其也成为我国重要的水污染源之一。废水排放量大，其含有高浓度生物难降解的木质素和纤维素。纤维悬浮物含有大量的有机物，当这些有机物发酵分解后会消耗水中大量的溶解氧，从而会使水质变差。造纸废水中也含有大量的具有持久性的有毒物质，对人类健康造成危害。我国处理造纸废水主要采用是物理处理和生化处理结合的方法，但是处理后的水中仍有较多的苯环结构木素类高分子有机物，色度、COD等仍较高。

芬顿处理技术为当前常用的深度处理技术之一，通过产生的强氧化性羟基自由基可有效降解污水中各类有机污染物，同时具有脱色效果。但采用芬顿法，处理前需将废水的pH值调至2.5-3，反应后将pH值调至中性，反复调酸、调碱增加了处理成本，并且产生大量的絮凝沉淀，造成水体的二次污染。

发明内容

针对现有的不足，本发明提供一种铁锰复合氧化物催化剂，采用该催化剂对制浆造纸废水进行深度处理，不会产生大量的絮凝沉淀，处理效率高且成本低，对制浆造纸废水达到深度处理。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种铁锰复合氧化物催化剂，为颗粒状，使用Cu-Kα射线对材料b进行XRD表征，其在2θ为20.8°、26.6°、36.5°、36.5°、40°、50°、60°显示有SiO₂特征峰；在2θ为23°、33°、38.3°、55.3°显示有α-Mn₂O₃特征峰；在2θ为24°、33.1°、35.6°、49.3°、54°显示有α-Fe₂O₃特征峰。

铁锰复合氧化物催化剂颗粒粒径为1-3mm。

本发明还提供铁锰复合氧化物催化剂的制备方法，包括步骤如下：

1)取聚乙烯醇加入蒸馏水，加热搅拌溶解，冷却至室温，制得聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇的加入量与蒸馏水的质量比为1：(8-12)，单位：100g/L；

2)将聚乙烯醇溶液与十二烷基苯磺酸钠溶液一起加入硫酸亚铁溶液中，磁力搅拌1-2min，然后加入碳酸钠溶液，制得混合溶液；

所述十二烷基苯磺酸钠溶液的摩尔浓度为(0.1-0.3)mol/L，硫酸亚铁溶液的摩尔浓度为(1.1-1.5)mol/L，碳酸钠溶液的摩尔浓度为(2-3)mol/L；

聚乙烯醇溶液：十二烷基苯磺酸钠溶液：硫酸亚铁溶液：碳酸钠溶液体积比为(3-7):(15-25):(20-40):(6-10)；

3)取天然锰铁矿石加入步骤2)制得的混合溶液中，搅拌反应3-10h，每升混合溶液中加入天然锰铁矿石200-400g；反应结束后分离固体颗粒，将固体颗粒烘干，然后于500-600℃下煅烧2-4h，冷却，即得产品。

本发明制得的铁锰复合氧化物类芬顿深度处理催化剂为颗粒状，是由聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、硫酸亚铁、碳酸钠与天然锰铁矿石反应后煅烧制得，聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、硫酸亚铁、碳酸钠与天然锰铁矿石的质量比为1:(1～4):(15～25):(3～6):(35～45)。粒径在1-3mm，为铁颗粒负载在锰铁矿石表面，成本低，天然环保，回收方便，与H₂O₂产生强氧化性羟基自由基·OH，对废水中苯环结构木素类高分子有机物、色度和COD均有较强的降解效果，且不会产生大量的化学污泥。

上述步骤1)中，聚乙烯醇的平均聚合度为1700～1800，聚乙烯醇的加入量与蒸馏水的质量比为1：5，单位：100g/L。

上述步骤2)聚乙烯醇溶液：十二烷基苯磺酸钠溶液：硫酸亚铁溶液：碳酸钠溶液体积比为5:20:30:8。

上述步骤3)中煅烧温度为520-580℃，煅烧时间2-4h，最为优选的，煅烧温度为550℃，煅烧时间3h。

天然锰铁矿石为现有材料，可市场购得，本发明使用的天然锰铁矿石购自河南巩义某矿厂。

本发明还提供一种铁锰复合氧化物催化剂的应用，所述的铁锰复合氧化物催化剂用于生化处理后的造纸废水深度降解。

进一步优选的，铁锰复合氧化物催化剂的应用，具体应用方法如下：

将铁锰复合氧化物催化剂和双氧水加入待处理废水中，待处理废水水质为：COD_Cr≤500mg/L，SS≤100mg/L，色度≤100；20-30℃条件下搅拌20-40min。