[發(fā)明專利]一種高效類芬頓體系催化劑及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210158387.4
• 申請(qǐng)日: 2012-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN102671706A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳剛;趙景瑞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西海安實(shí)業(yè)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 佘文英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及類芬頓（Fenton）體系催化劑制備領(lǐng)域，具體涉及一種高效類芬頓體系催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

目前油田水處理中常用氧化降解瓜膠、纖維素、淀粉、聚丙烯酰胺等聚合物的體系多以過硫酸鹽、二氧化氯為氧化劑。然而，由于過硫酸鹽成本較高并且會(huì)大幅度提高水體的礦化度，二氧化氯則對(duì)設(shè)備的腐蝕性較強(qiáng)，因此兩者應(yīng)用受到限制。Fenton試劑為H₂O₂與Fe²⁺結(jié)合所形成的體系，具有極強(qiáng)的氧化能力，是一種化學(xué)氧化降解有機(jī)聚合物的有效體系。H₂O₂在一定條件下可分解形成氧化性極強(qiáng)的氫氧自由基，其在水中的氧化還原電位為2.8V，高于H₂O₂（1.8V）。氫氧自由基通過電子轉(zhuǎn)移等途徑將有機(jī)物氧化為CO₂和H₂O，并且過量的H₂O₂能夠逐漸降解為H₂O，不會(huì)增加地層流體的礦化度，不會(huì)造成二次污染，因此是一種清潔的氧化體系，目前已經(jīng)在油田水處理環(huán)節(jié)大量應(yīng)用。然而，雖然Fenton?體系相對(duì)于其他體系尚具優(yōu)越性，但單純Fenton試劑的活性仍相對(duì)較低，且受到外界條件影響較大，其中以催化劑影響最為顯著，最常的鐵鹽類催化劑受到溫度、礦化度等因素影響，尤其是pH值，pH大于3即沉淀，因此只能在弱酸性環(huán)境以內(nèi)使用。UV-?H₂O₂高級(jí)氧化技術(shù)、引入納米尺度催化劑等非均相催化體系存在催化效率較低、催化劑極易被包裹、絮凝等缺點(diǎn)，因此，還需要研究能夠適用于多種條件下的均相催化劑。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高效類芬頓體系催化劑及其制備方法，該催化劑具有高效、pH值范圍（強(qiáng)酸性至強(qiáng)堿性范圍）使用廣泛的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫和條件下對(duì)有機(jī)聚合物的有效降解。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高效類芬頓體系催化劑，顏色為綠色、藍(lán)色、粉紅色或無色，存在形式為粉末或者顆粒狀固體，易溶于水、甲醇、乙醇、DMF或?DMSO，能溶于丙酮和乙腈。

一種高效類芬頓體系催化劑的制備方法，包括以下步驟：

第一步，在反應(yīng)釜中將2-(N,?N-二羧甲基)氨甲基-4-取代酚類化合物分散于10-100倍質(zhì)量的水、甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃或乙腈中，所述2-(N,?N-二羧甲基)氨甲基-4-取代酚類化合物為4-取代酚類化合物與甲醛、亞氨基二乙酸的縮合產(chǎn)物，其中的取代基包括甲基、乙基、叔丁基、苯基、羧基、甲氧基、乙氧基、乙酰氨基、氯、溴、碘或硝基取代基，水為去離子水，甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃和乙腈為化學(xué)純及以上純度試劑；

第二步，向反應(yīng)釜中滴加含有2-(N,?N-二羧甲基)氨甲基-4-取代酚類化合物2倍物質(zhì)量的堿溶液，所述堿溶液的質(zhì)量濃度為1-20%，堿溶液的溶質(zhì)為化學(xué)純及以上純度的氫氧化鈉或氫氧化鉀，堿溶液的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃或乙腈溶液，其中水為去離子水，甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃或乙腈為化學(xué)純及以上純度試劑；

第三步，攪拌條件下將反應(yīng)釜中的混合體系加熱到20-100℃，直至2-(N,?N-二羧甲基)氨甲基-4-取代酚類化合物完全溶解；

第四步，攪拌下向上反應(yīng)釜中滴加濃度為1-20%的含有2-(N,?N-二羧甲基)氨甲基-4-取代酚類化合物相等物質(zhì)的量的過渡金屬鹽形成溶液，過渡金屬鹽為化學(xué)純及以上純度，其陽離子為鉻離子、錳離子、鐵離子、鈷離子、鎳離子、銅離子或鋅離子，其陰離子為氯離子、溴離子、硫酸根、硝酸根、磷酸根、甲酸根或乙酸根，過渡金屬鹽溶液的溶劑為水、甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃或乙腈，其中水為去離子水，甲醇、乙醇、丙酮、四氫呋喃或乙腈為化學(xué)純及以上純度試劑；

第五步，將反應(yīng)釜中的溶液蒸去溶劑，即得到高效類芬頓體系催化劑。

本方法制備的高效類芬頓體系催化劑中心金屬離子分別與酚羥基、兩個(gè)羧基和一個(gè)來自氨甲基的一個(gè)氮原子以及一個(gè)或者兩個(gè)水分子形成五配位或者六配位的結(jié)構(gòu)，具有配位穩(wěn)定，受溫度、礦化度、pH值（pH值12以內(nèi)不產(chǎn)生沉淀）等因素影響小，催化芬頓體系氧化降解有機(jī)聚合物效率高的優(yōu)點(diǎn)，可以將水溶液中的瓜膠、纖維素、淀粉、聚丙烯酰胺等聚合物較徹底的降解，降粘率達(dá)90%到接近100%，最終粘度與純水相當(dāng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。