[發明專利]聚鐵硅鹽及其制備方法和其在水處理中的應用

無效

• 申請號: 201010155626.1
• 申請日: 2010-04-26
• 公開（公告）號: CN101798092A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 陳忠林;劉玥;沈吉敏;翟旭;楊磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C01B33/20
• 分類號: C01B33/20;B01J23/745;C02F1/78
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 榮玲

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種聚鐵硅鹽及其制備方法和其應用。

背景技術

催化臭氧氧化技術作為高級氧化技術的一種，近年來受到人們的廣泛關注。催化臭氧氧化技術是一種新型的在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨氧化的有機物氧化的方法。該技術主要分為兩大類：利用溶液中金屬離子為催化劑的均相催化臭氧氧化和以固態金屬、金屬氧化物、活性炭或負載在載體上的金屬或金屬氧化物為催化劑的非均相催化臭氧氧化。由于均相催化臭氧氧化存在催化劑流失的問題，并且引入了金屬離子，存在后續金屬離子的去除問題，所以在水處理中的應用受到了一定的限制。而非均相催化氧化技術由于其相對于其他方法更易應用于實際生產，因此引起了許多研究者的廣泛興趣，成為催化氧化領域的研究熱點。金屬氧化物(TiO₂、MnO₂、CeO₂、ZnOOH、FeOOH等)催化臭氧氧化降解水中的污染物已有報道。

聚鐵硅鹽固態外觀為紅褐色，微溶于水和有機溶劑，已經有將其應用于吸附劑、填料和催化劑的報道，但該種聚鐵硅鹽催化劑的制備方法和其在非均相催化臭氧氧化水處理中的應用還未見報道。

發明內容

本發明的目的是提供聚鐵硅鹽的制備方法和其在水處理中的應用。

本發明中聚鐵硅鹽是將堿金屬硅酸鹽水溶液滴加到可溶性鐵鹽水溶液中，再經靜沉、活化、過濾、洗滌、干燥、研磨和過篩而制成的；其中，向可溶性鐵鹽水溶液中滴加堿金屬硅酸鹽水溶液至pH值為8~9；其制備方法是按下述步驟進行的：一、以100r/min~300r/min的攪拌速度不斷攪拌可溶性鐵鹽水溶液，同時逐滴滴加堿金屬硅酸鹽水溶液直至pH值為8~9，獲得混合物；二、將步驟一所得的混合物靜沉10~30min，然后在30℃~80℃條件下活化12~24h，過濾；三、將過濾后的沉淀物用去離子水反復洗滌至上清液的電導率和pH不發生變化后干燥，然后研磨過篩，即得到聚鐵硅鹽。

本發明中聚鐵硅鹽在非均相催化臭氧氧化水處理中作催化劑應用。

本發明所述聚鐵硅鹽為固態，非晶型，呈紅褐色，粒徑為0.1~0.5mm，其在水中靜置2min后可完全沉降，比表面積為339.0958m??/g，比現有的納米級鐵系催化劑（FeOOH比表面積98.6m??/g）比表面積大，催化效果好，無毒無副作用，易于回收利用。本發明制備方法簡單，原料來源豐富，因此制備成本低。本發明的聚鐵硅鹽能促進臭氧分解產生羥基自由基，增加水體中自由基的生成速率和數量，提高了臭氧的氧化性和利用率。催化臭氧氧化比單獨臭氧氧化對水中有機污染物的去除率提高30~67個百分點。

附圖說明

圖1是具體實施方式十八制備的聚鐵硅鹽放大4萬倍掃描電子顯微鏡（SEM）圖；圖2是具體實施方式十八制備的聚鐵硅鹽放大3千倍掃描電子顯微鏡（SEM）圖；圖3是具體實施方式十八中對比實驗去除水中有機污染物對氯硝基苯的效果圖，圖3中-■-表示投加臭氧和催化劑聚鐵硅鹽的有機污染物去除率曲線，圖2中-◆-表示僅投加臭氧的有機污染物去除率曲線；圖中-▲-表示聚鐵硅鹽吸附有機污染物曲線；圖4是具體實施方式十八制備的聚鐵硅鹽X射線光電子能譜（XPS）圖。圖5是具體實施方式十八制備的聚鐵硅鹽的XRD譜圖。

具體實施方式

具體實施方式一：本發明的聚鐵硅鹽是將堿金屬硅酸鹽水溶液滴加到可溶性鐵鹽水溶液中，再經靜沉、活化、過濾、洗滌、干燥、研磨后過篩而制成的；其中，向可溶性鐵鹽水溶液中滴加堿金屬硅酸鹽水溶液至pH值為8~9。

本實施方式所述聚鐵硅鹽為固態，非晶型，呈紅褐色，粒徑為0.1~0.5mm，其在水中靜置2min后可完全沉降，比表面積為339.0958m??/g。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：所述可溶性鐵鹽水溶液中可溶性鐵鹽為硝酸鐵、硫酸鐵或氯化鐵。其它與具體實施方式一相同。

具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是：所述堿金屬硅酸鹽水溶液中堿金屬硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀或偏硅酸鈉。其它與具體實施方式一或二相同。