[發(fā)明專利]一種以摻雜氟的二氧化錳納米復(fù)合材料為催化劑的臭氧化水處理方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210554996.1
• 申請日: 2012-12-20
• 公開（公告）號: CN102976475A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董玉明;李坤;蔣平平;王光麗;趙輝
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: C02F1/78
• 分類號: C02F1/78;B01J23/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提出一種以摻雜氟的二氧化錳納米復(fù)合材料為催化劑的臭氧化水處理方法來降低水污染，屬于環(huán)境催化和水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

當(dāng)下，工業(yè)不斷進(jìn)步，但是不可避免的產(chǎn)生很多污染。做為廣泛應(yīng)用于藥物、染料、纖維、酚醛樹脂合成以及醫(yī)藥消毒劑等領(lǐng)域的重要工業(yè)原料，苯酚在國內(nèi)外的使用量一直處于上升的趨勢。苯酚由于對中樞神經(jīng)有抑制能力并會損壞腎功能，被認(rèn)為是一種高毒類物質(zhì)。由于苯酚的結(jié)構(gòu)問題，各類工廠排出的廢水中的酚類物質(zhì)極難自然降解。臭氧本身具有一定氧化能力，且易于分解，是降解各類有機(jī)化合物理想的氧化劑。但是由于臭氧單獨氧化有反應(yīng)速率慢、降解范圍窄、礦化率低等問題，在臭氧氧化過程中加入催化劑的催化臭氧化反應(yīng)有其獨特的應(yīng)用前景。

催化臭氧化反應(yīng)是一種高級氧化反應(yīng)，是對傳統(tǒng)非催化臭氧氧化反應(yīng)的改進(jìn)和加強(qiáng)。它通過催化劑的作用，提高臭氧氧化的能力，使有機(jī)物在較短的時間內(nèi)降解、礦化。在催化臭氧氧化降解過程中，催化劑起到兩方面作用：一是提高臭氧的反應(yīng)活性和利用率；二是提高有機(jī)物的降解速率和礦化程度。相比于均相催化臭氧化反應(yīng)，多相催化臭氧化反應(yīng)具有對臭氧分解速率高、催化劑易于回收再利用、無二次污染等優(yōu)點，已經(jīng)在要求愈來愈嚴(yán)格的環(huán)保處理中得到廣泛認(rèn)可。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高效的納米復(fù)合材料，并提供其在臭氧化水處理中的使用方法，進(jìn)而提高催化臭氧化在水處理領(lǐng)域的實際應(yīng)用價值。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

(1)摻雜氟的二氧化錳納米復(fù)合材料的制備：將9mmol?KMnO₄、6mmol?MnCl₂·4H₂O分別溶于80mL、20mL水中。然后將MnCl₂以2.4mL/min的速率逐滴加入到KMnO₄溶液中，攪拌一個小時。此時再將10mL不同濃度的NH₄F溶液以2.0mL/min的速率滴加到反應(yīng)液中。繼續(xù)攪拌一個小時后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到水熱反應(yīng)釜中并在將160℃下反應(yīng)6h。得到的產(chǎn)品水洗至中性，80℃下干燥18h。

(2)臭氧化水處理：將所得納米復(fù)合材料加入到廢水中，攪拌下通入臭氧，催化氧化降解有機(jī)污染物。

在實驗過程中，其復(fù)合材料制備中所用NH₄F溶液的濃度為0.2-0.8mol·L^-1，添加催化劑的質(zhì)量與所處理廢水的質(zhì)量之比為1∶1000，反應(yīng)溫度為25℃時可達(dá)到較好的催化效果。

本發(fā)明的顯著特點：

(1)摻雜氟的二氧化錳納米復(fù)合材料引入了非金屬元素，顯著提高了納米復(fù)合材料在臭氧對含苯酚類廢水的降解。其催化作用除了來源于納米復(fù)合材料中二氧化錳相以外，摻雜的氟元素也有效的促進(jìn)了納米復(fù)合材料與臭氧的作用，最終得到較好的催化效果。

(2)摻雜氟的二氧化錳納米復(fù)合材料尺寸較小，在水中易于分散，使得納米復(fù)合材料與臭氧以及苯酚類污染物的接觸面積增大，最大程度的利用了促進(jìn)了污染物的降解。

(3)摻雜氟的二氧化錳納米復(fù)合材料合成過程簡單環(huán)保，合成過程中無二次污染，且通過簡單的沉降即可回收再利用，為其實際應(yīng)用提供了重要保證。

附圖說明

圖1中(a)、(b)、(c)、(d)分別為實施例1，2，3，4所得產(chǎn)品的SEM照片；

圖2中a、b、c、d分別為實施例1，2，3，4所得產(chǎn)品的XRD圖譜；

圖3為實施例6中苯酚隨臭氧化時間的濃度變化曲線，a線為單獨臭氧化(無催化劑)，b線為實施例1中納米材料催化臭氧化，c線為實施例2中納米材料催化臭氧化，d線為實施例3中納米材料催化臭氧化，e線為實施例4納米材料催化臭氧化，

具體實施方式

為了更具體的說明本發(fā)明的方法，下面給出本發(fā)明的實施例，但本發(fā)明的應(yīng)用不限于此。

實施例1