[發(fā)明專(zhuān)利]介孔氧化鋁負(fù)載磁性四氧化三鐵納米材料在催化臭氧化中的應(yīng)用

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110354255.4
• 申請(qǐng)日: 2011-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103100387A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡春;呂愛(ài)花
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/745
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/745;C02F1/78
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于多相催化臭氧化的磁性催化劑的研制方法，具體地說(shuō)涉及一種介孔氧化鋁負(fù)載磁性四氧化三鐵催化劑的制備方法及其催化臭氧化研究。?

背景技術(shù)

臭氧由于其強(qiáng)氧化性和消毒能力，近年來(lái)在水處理領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是臭氧在水中的溶解度較低且容易分解、利用效率較低、運(yùn)行成本高，這在一定程度上限制了其發(fā)展。雖然臭氧能氧化水中許多難降解有機(jī)物，但與有機(jī)物的反應(yīng)選擇性差，且不易將有機(jī)物徹底分解為CO₂和H₂O，其產(chǎn)物常常為難以礦化的小分子羧酸類(lèi)有機(jī)物，并且中間產(chǎn)物的毒性有可能更強(qiáng)。因此，需要采用催化的方法來(lái)強(qiáng)化臭氧氧化單元的氧化能力。?

多相催化臭氧化技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種具有較強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力的新型高級(jí)氧化技術(shù)，它可以在常溫常壓下將那些難以用臭氧單獨(dú)氧化的有機(jī)物氧化，在難降解廢水的處理中顯示出了極大的優(yōu)越性，并有望成為一種很有應(yīng)用價(jià)值的水處理技術(shù)。?

目前，多相催化臭氧化工藝中所用的催化劑主要是金屬氧化物(MnO₂、FeOOH、Al₂O₃等)和負(fù)載在載體上的金屬或金屬氧化物(Cu/Al₂O₃、Ru/CeO₂、MnO₂/Al₂O₃和Co₃O₄/Al₂O₃等)，其催化活性取決于催化劑的粒徑和形態(tài)，催化劑的粒徑越小其活性越好。這些催化劑一般在酸性條件下具有較好的催化效果，但金屬溶出現(xiàn)象嚴(yán)重，而在中性條件下往往效果不佳。此外，上述催化劑多為粉體，在實(shí)際操作中存在著固液分離的問(wèn)題，催化劑回收利用較為困難。?

而磁性分離是一種有效的固液分離方法。利用材料的磁性，易于實(shí)現(xiàn)固液分離和材料回收利用。近年來(lái)，磁性材料在解決環(huán)境問(wèn)題中得到相當(dāng)?shù)闹匾?。目前其在水處理技術(shù)中主要用于對(duì)各種有機(jī)和無(wú)機(jī)污染物的吸附。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于制備一種具有磁性的、高活性和穩(wěn)定性的多相催化臭氧化?催化劑。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明以硝酸鐵為前體，介孔氧化鋁為載體，通過(guò)浸漬、干燥、焙燒和還原合成了具有磁性的Fe₃O₄/Al₂O₃。?

同單獨(dú)臭氧化相比，該催化劑顯示了很高的催化活性，在反應(yīng)時(shí)間為20min時(shí)可以將水中20mg/L2，4-二氯苯氧乙酸基本完全礦化，而且此催化劑具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，在反應(yīng)后的水溶液中沒(méi)有檢測(cè)到金屬離子，很有希望應(yīng)用于實(shí)際水處理領(lǐng)域。?

附圖說(shuō)明：

圖1為本發(fā)明所制備的Fe₃O₄/Al₂O₃催化臭氧氧化降解有機(jī)污染物TOC隨時(shí)間的變化曲線圖。?

具體實(shí)施方式：

通過(guò)下面給出的實(shí)施例和應(yīng)用例，可以看出本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)。?

具體實(shí)施方式一：Fe₃O₄/Al₂O₃催化劑的制備?

將一定量的Fe(NO₃)₃·9H₂O溶解在少量去離子水中，向其中加入一定量介孔氧化鋁載體，浸漬2小時(shí)，然后100℃干燥，空氣氣氛下400-500℃焙燒3-6小時(shí)得到Fe₂O₃/Al₂O₃。將所得Fe₂O₃/Al₂O₃在H₂氣氛下250-350℃還原2-4小時(shí)得到Fe₃O₄/Al₂O₃，其中，F(xiàn)e₃O₄質(zhì)量含量為10-50wt％。?

具體實(shí)施方式二：Fe₃O₄/Al₂O₃催化劑的催化臭氧化活性?