[發(fā)明專利]活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210069873.9
• 申請日: 2012-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN102580755A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉光;王勇;楊力
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/843
• 分類號(hào): B01J23/843;C02F1/30;C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑的制備方法。

背景技術(shù)

Fenton氧化體系廣泛應(yīng)用于水污染治理，尤其適用于處理工業(yè)廢水中難生物降解有機(jī)污染物。Fenton氧化體系包括Fe²⁺與H₂O₂參與的傳統(tǒng)均相Fenton、UV協(xié)助作用的光Fenton、催化劑(鐵鹽等)以固相存在的多相Fenton。傳統(tǒng)均相Fenton雖然具有反應(yīng)條件溫和、降解效果顯著等優(yōu)勢，但是存在兩個(gè)主要缺陷：(1)處理出水中含有大量鐵鹽，需要加堿沉淀將鐵與水分離；(2)酸性反應(yīng)環(huán)境，通常控制pH值為2-4。

多相Fenton技術(shù)將鐵鹽等催化成分以固體形式存在，能夠有效拓寬反應(yīng)體系的pH范圍，并且處理出水中溶解性鐵鹽量很少，省去加堿沉淀鐵鹽的操作。因此，多相Fenton是一項(xiàng)極具發(fā)展前景的高效水污染治理技術(shù)。目前，多相Fenton在國內(nèi)外引起廣泛關(guān)注，研發(fā)重點(diǎn)是新型催化劑的制備。多相Fenton使用的催化劑包括：天然含鐵礦石、納米級鐵氧化物、載鐵粘土等。載鐵粘土催化劑在文獻(xiàn)報(bào)道中出現(xiàn)最多(例如S.Navalon，M.Alvaro等人，Applied?Catalysis?B：Environmental?2010，第99卷，第1-26頁；E.G.Garrido-Ramírez，B.K.G.Theng等人，Applied?Clay?Science?2010，第47卷，第182-192頁)，粘土上負(fù)載的鐵或是通過離子交換作用以鐵離子形式存在，或是納米級鐵氧化物，大量研究表明粘土負(fù)載納米級鐵氧化物具有更高催化活性。此外，將納米級鐵氧化物與粘土結(jié)合在一起，容易與水溶液分離，便于催化劑重復(fù)使用。但是，粘土吸附有機(jī)污染物的能力相對較弱，而有機(jī)物污染物由液相轉(zhuǎn)移到固相催化劑是多相Fenton反應(yīng)的關(guān)鍵步驟，因此選擇具有較高吸附能力的載體是提高多相Fenton催化劑性能的一種途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決了現(xiàn)有載鐵粘土催化劑的載體粘土吸附有機(jī)污染物的能力較弱的技術(shù)問題，提供了一種活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑的制備方法。

本發(fā)明活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑的制備方法如下：

一、鐵鉍溶液浸漬活性炭：將5g～20g活性炭加到100mL鐵和鉍的混合溶液中，在30℃恒溫?fù)u床振蕩24小時(shí)，得混合液；

二、水熱法形成鐵鉍納米顆粒：將混合液轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜內(nèi)，調(diào)節(jié)混合液的pH值為7～10，然后在100℃～200℃的溫度下保溫12h～24h，得到負(fù)載納米級鐵鉍的活性炭；

三、催化劑高溫煅燒：將負(fù)載納米級鐵鉍的活性炭用蒸餾水沖洗5次后轉(zhuǎn)移至馬弗爐內(nèi)，在100℃～400℃的溫度下燒結(jié)2h～10h，得到活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑；步驟一中所述鐵和鉍的混合溶液中鐵和鉍摩爾濃度分別為0.1mol/L～0.5mol/L。步驟二中用質(zhì)量濃度為20％的NaOH溶液調(diào)節(jié)混合液的pH值。步驟一中所述的活性炭是破碎活性炭或顆粒活性炭。

本發(fā)明的活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑對有機(jī)污染物具有高效吸附性能和催化Fenton反應(yīng)能力的新型多相光Fenton催化劑。該催化劑以活性炭作為載體，采用水熱法將納米級鐵鉍顆粒與活性炭結(jié)合，這種催化劑將活性炭的優(yōu)越吸附性能和鐵鉍納米顆粒的高效催化能力結(jié)合在一起，可用作多相光Fenton降解有機(jī)污染物的高效催化劑。

本發(fā)明所述活性炭可以是破碎活性炭或顆粒活性炭。破碎活性炭質(zhì)輕，容易實(shí)現(xiàn)流態(tài)化，以破碎炭為載體的活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑適用于流化床多相Fenton反應(yīng)器；顆粒活性炭形狀規(guī)則，以顆粒活性炭為載體的活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑適用于固定床多相Fenton反應(yīng)器。

本發(fā)明所述鐵鉍納米級顆粒通過水熱法制備。水熱法是指在特定的密閉反應(yīng)容器(高壓釜)中，采用水溶液作為反應(yīng)體系，通過將反應(yīng)體系加熱至臨界溫度(或接近臨界溫度)，在反應(yīng)體系中產(chǎn)生高壓環(huán)境而進(jìn)行制備無機(jī)合成與材料制備的一種有效的方法。

采用本發(fā)明所得的活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑對皮革廢水進(jìn)行多相光Fenton深度處理，反應(yīng)2h后COD去除率為72％；而活性炭負(fù)載納米級Fe₂O₃的COD去除率僅為40％，可見活性炭負(fù)載鐵鉍多相光Fenton催化劑在偏中性條件下具有很高的催化活性，拓寬了Fenton反應(yīng)的pH范圍，該催化劑可用于催化Fenton反應(yīng)降解水中難生物降解有機(jī)污染物。

具體實(shí)施方式