[發明專利]一種載鐵分子篩型類芬頓催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201310036533.0
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103111321A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 蔣勝韜;白書立;管玉江;王三秀;祝建中
• 申請（專利權）人: 臺州學院
• 主分類號: B01J29/76
• 分類號: B01J29/76;C02F1/72
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王云

技術領域

本發明屬于環境功能材料及廢水處理技術領域，具體涉及一種載鐵分子篩型類芬頓催化劑的制備及其預處理硝基苯廢水的方法。

背景技術

醫藥化工企業廢水大多是高濃度有毒有害廢水，由于其水質的復雜性和有害性，一直是工業水處理領域難處理的廢水之一，給企業節能減排造成極大壓力。硝基苯類廢水是比較具有代表性的行業廢水，已被我國列入水中優先控制污染物黑名單。該廢水具有高毒性和難生物降解性，它排放到水體中，會引起水質感官性狀嚴重惡化，并給地表水凈化過程造成困難，甚至嚴重危害人們的身體健康。這類廢水毒性強，危害大，具有潛在致癌性，且這種化合物化學結構比較穩定，不易分解，因此可生化性差。

目前，硝基苯類污染物處理方法主要包括顆粒活性炭吸附、Fe⁰還原、高級氧化、生物降解及組合技術應用等。其中，以生成·OH為標志的高級氧化法(advanced?oxidation?processes，簡稱AOPs)中的芬頓法因其反應簡單和物料經濟等優點得到廣泛的研究和應用。芬頓（Fenton）反應利用Fe²⁺和H₂O₂反應產生強氧化活性的羥基自由基(OH·)，能有效地去除難生物降解或一般化學氧化難以去除的芳香族化合物，反應所需試劑無毒，且價格比較低廉。但是傳統的Fenton反應需將PH穩定在3左右，因此在反應前需大量酸進行酸化，在反應后中和時還將產生大量Fe(OH)₃沉淀，需增加處理設備和費用。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的第一目的在于提供一種高效去除硝基苯廢水的載鐵分子篩型類芬頓催化劑的制備方法。

本發明的第二目的在于提供一種利用上述方法制備得到的催化劑。

本發明的第三目的在于提供一種上述催化劑在硝基苯廢水處理體系的應用。

為了解決上述第一目的，本發明是通過控制3A分子篩高溫焙燒溫度、Na₂CO₃和FeSO₄的反應加入量、攪拌時間及干燥時間等技術參數制得3A-Fe型分子篩。具體技術方案如下：

一種3A-Fe型分子篩類芬頓催化劑的制備方法，該方法包括以下步驟：

1）在攪拌狀態下，將Na₂CO₃粉末緩慢投加至適量2.5g/L?FeSO₄溶液中，維持鈉離子與鐵離子的摩爾比在1：1-1：1.2之間，繼續用攪拌器快速攪拌1-1.2h得到Na₂CO₃和FeSO₄混合體系；

2）3A型分子篩經400℃高溫焙燒活化1h，冷卻，于干燥器中儲存備用，得到活化的3A型分子篩；

3）將活化后3A型分子篩投入到步驟1）中Na₂CO₃和FeSO₄混合體系中，并在室溫下用攪拌器慢速以100r/min的轉速持續攪拌5-6h得到混合物料；將混合物料抽濾得到沉淀物，以去離子水洗滌沉淀物2-3次，然后將洗滌后的沉淀物進行干燥，即得到所述3A-Fe型分子篩，3A-Fe型分子篩中Fe元素占11.03%的重量比。

步驟1）中，鈉離子與鐵離子的的摩爾比為1：1。

步驟1）中，快速攪拌1-1.2h時攪拌器的轉速為500r/min。

步驟3）中，干燥溫度為120℃、時間為12h。

步驟3）中，每升Na₂CO₃和FeSO₄混合體系中投加10g活化后3A型分子篩。

為了解決上述第二目的，本發明所采用的技術方案是：利用上述制備方法制備得到的類芬頓催化劑。

為了解決上述第三目的，本發明所采用的技術方案是：上述3A-Fe型分子篩類芬頓催化劑在硝基苯廢水處理體系中應用。是將固態3A-Fe型載鐵分子篩與過氧化氫構成非均相類芬頓催化氧化廢水處理體系，處理硝基苯廢水，實現硝基苯廢水的高效去除與礦化。

上述應用的具體方案如下：3A載鐵分子篩與H₂O₂構成類芬頓催化氧化廢水處理體系，處理硝基苯廢水。降解500mL濃度為600mg/L硝基苯時，3A-Fe型分子篩催化劑的加入量為0.5g，H₂O₂的加入量為3mL，反應的pH值為10，120min時硝基苯的降解率為85%以上，CODcr去除率在78.6%以上。