[發明專利]一種用于水處理的礦化垃圾負載磁性催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201210287642.5
• 申請日: 2012-08-13
• 公開（公告）號: CN102806084A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 馬建鋒;鄒靜;李定龍;姚超
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/10;C02F1/72
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技術領域

本發明涉及環境污染控制新材料領域，尤其涉及一種利用礦化垃圾制備水處理材料的方法。

背景技術

芬頓（Fenton）試劑一般是指Fe²⁺和H₂O₂構成的氧化體系，由法國科學家H.J.H.Fenton于1894年發明，是一種不需要高溫高壓，而且設備簡單的化學氧化水處理技術。早期芬頓試劑主要應用于有機分析化學和有機合成反應，1964年，Eisenhouser首次將芬頓反應作為廢水處理的技術運用，并在苯酚及烷基苯廢水處理實驗中獲得成功。傳統的芬頓反應會造成鐵離子流失，為解決這個問題，逐步發展起非均相芬頓反應，該反應體系通常是將催化性能最強的鐵離子負載到不同的載體上，在保持其催化活性同時獲得固-液分離能力、避免二次污染。非均相芬頓反應體系具有反應效率高、有效pH范圍寬廣以及催化劑可再生利用等優勢，是一項極具發展潛力的新型高級氧化工藝。目前，多相芬頓催化劑的載體主要有活性炭、沸石分子篩、粘土等三類。活性炭相對較貴，沸石分子篩也是要通過人工合成，粘土類礦物需要看礦場含量，有些稀有礦物含量低分布地區少，需長途運輸。

四氧化三鐵是鐵的一種氧化物，其化學式為Fe₃O₄，又稱磁性氧化鐵、氧化鐵黑、磁鐵、磁石、吸鐵石，天然礦物類型為磁鐵礦。鐵在四氧化三鐵中有兩種化合價，含有Fe²⁺和Fe³⁺，X射線衍射實驗表明，四氧化三鐵具有反式尖晶石結構。另外，四氧化三鐵還是導體，因為在磁鐵礦中由于Fe²⁺與Fe³⁺在八面體位置上基本上是無序排列的，電子可在鐵的兩種氧化態間迅速發生轉移，所以四氧化三鐵固體具有優良的導電性。

磁鐵礦等含鐵氧化物能有效地催化氧化苯酚、染料、炸藥等生物難降解有機污染物（如：礦物巖石地球化學通報，2006年25卷第4期293頁）。相比于其它鐵氧化物，磁鐵礦的催化降解能力更強，這是由于其結構中含有大量的Fe²⁺和Fe³⁺，能較快地引發Fenton反應。此外，磁鐵礦具有強磁性，在廢水處理過程中可通過簡易的磁選技術從分解產物中分選出來，回收方便，有利于流化床技術的應用。將磁性催化物質制備成納米顆粒，可以增加其表面積、增強活性。但其在納米尺度下容易團聚，影響作用效果，如果有少量納米顆粒在磁性分離情況下未被分離，流入環境而導致納米顆粒對環境生態的影響。

礦化垃圾是指在填埋場中填埋多年，在上海一般至少在8-10年以上，北方地區10年以上，基本達到穩定化，已可進行開采利用的垃圾。我國現有幾十座衛生和準衛生城市生活垃圾填埋場和一般堆場，已填入或堆放垃圾幾千萬噸。當中的一些垃圾經8-10年的降解后，基本上達到了穩定化狀態，因而被稱為礦化垃圾。在上海市，這種礦化垃圾至少有4000萬噸：老港垃圾填埋場2000萬噸，市區和郊區歷年來的堆場、江鎮堆場等近2000萬噸。北京、天津、廣州等城市所堆存的礦化垃圾估計也有幾千萬噸。因此這些礦化垃圾的資源非常充足，而且分布廣，基本每個大城市都有垃圾填埋場，經過長時間降解，有些已經可以開采，可以認為是取之不絕用之不盡的新材料。

發明內容

本發明的目的是為克服現有技術中芬頓反應載體的不足，提供一種用于水處理的礦化垃圾負載磁性催化劑的制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種用于水處理的礦化垃圾負載磁性催化劑的制備方法包括如下步驟：

1)將三價鐵鹽和二價鐵鹽混合，其中Fe³⁺與Fe²⁺摩爾比為2：1~2:1.5加到水中，為有效地促進·OH的產生再加入二價銅鹽，Cu²⁺與Fe²⁺摩爾比為1：1~1:1.5，配制成Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺總濃度為0.4~4mol/L的混合溶液，將干燥、粉碎過60~150目篩的礦化垃圾加入到溶液中，礦化垃圾與溶液的固液質量比為1：5~1：25，制成懸濁液，攪拌2~3h，置于70~80℃的恒溫水浴中，攪拌下滴加1~1.5mol/L的堿溶液，用量為混合溶液體積的1/3~1/2，滴加完畢后繼續攪拌3~4小時；

2)攪拌停止后，用蒸餾水清洗沉淀物3-5次，105-120℃下烘3-4小時，烘干、碾磨制得磁性礦化垃圾。.