[發(fā)明專利]一種固定化多相芬頓催化劑的合成方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310390291.5
• 申請(qǐng)日: 2013-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104415754A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡春;張麗麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心
• 主分類號(hào): B01J23/72
• 分類號(hào): B01J23/72;C02F1/72;C02F101/36
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種固定化多相芬頓催化劑的合成方法，具體地說(shuō)涉及一種Cu-Al/氧化鋁小球多相芬頓催化劑的合成方法及其去除水中有機(jī)污染物的研究。

背景技術(shù)

近年來(lái)，對(duì)氯酚類及醫(yī)藥品類等高濃度難降解有毒有機(jī)污染物的去除成為工業(yè)廢水深度處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。因?yàn)榇祟愇廴疚镌诃h(huán)境中持久存在，并不斷積累、富集，嚴(yán)重地影響人體健康，所以探索和研究成本低廉、新型高效的消除此類污染物的技術(shù)和方法勢(shì)在必行。

由于芬頓反應(yīng)能夠產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的^·OH活性物種，可以將有毒或難降解的有機(jī)污染物礦化成為對(duì)環(huán)境無(wú)污染的CO₂和H₂O，是一種環(huán)境友好的綠色催化新工藝。芬頓反應(yīng)作為生物氧化的前處理工藝提高廢水的可生化性，或者用于飲用水的深度凈化，而成為近年來(lái)國(guó)際上廣泛采用的一種新型高級(jí)氧化技術(shù)。目前，由于多相芬頓催化劑具有催化反應(yīng)所需pH范圍較寬、穩(wěn)定性好、效率高、不引入鐵泥等二次污染、固體催化劑易于分離和可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，從而逐漸取代均相芬頓反應(yīng)。多相芬頓催化氧化技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，最近所開(kāi)發(fā)的LaTi_0.4Cu_0.6O₃、BiFeO₃、Fe₃O₄/CeO₂、Au-C等新型多相芬頓催化劑不僅對(duì)紫外光等外能和pH依賴性減弱、催化過(guò)氧化氫產(chǎn)生羥基自由基的效率也逐漸提高。但是，目前所研制的催化劑大多為粉狀催化劑，在實(shí)際廢水處理中具有難以回收的缺點(diǎn)，限制了其推廣應(yīng)用。

因此，將粉體催化劑負(fù)載于如氧化鋁小球、陶瓷體等水處理領(lǐng)域中常用的載體上，使高活性高穩(wěn)定性的多相芬頓催化劑得以應(yīng)用推廣，不僅是亟待解決的科研問(wèn)題，而且對(duì)多相芬頓催化劑應(yīng)用于實(shí)際廢水處理具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于固定床反應(yīng)器的低成本、高活性高穩(wěn)定性的固定化多相芬頓催化材料。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明合成了Cu-Al/氧化鋁小球，設(shè)計(jì)了銅基固定床反應(yīng)器，并考察了多相芬頓固定床反應(yīng)器的連續(xù)運(yùn)行效果和穩(wěn)定性。

具體地說(shuō)，本發(fā)明的合成方法為：

硝酸鋁和硝酸銅以Al/Cu摩爾比5:1?–?20:1溶于去離子水，加入一定量經(jīng)無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌烘干的氧化鋁小球，逐滴加入2.5?%氨水，調(diào)pH至8.5?–?9.5。70?–?90?°C水浴加熱12?–?16?h，水洗至中性。80?–?120?°C烘箱干燥，最后400?–?600?°C焙燒2?–?5?h，得到淺綠色Cu-Al/氧化鋁小球。

研究結(jié)果表明成功地將Cu⁺和Cu²⁺穩(wěn)定地固定于市售氧化鋁小球，并成功地設(shè)計(jì)出多相芬頓固定床反應(yīng)器，連續(xù)運(yùn)行一個(gè)多月，該銅基固定床反應(yīng)器對(duì)2-氯酚的去除率保持在80?%左右，并且無(wú)明顯的銅鋁溶出。此外，該反應(yīng)器對(duì)其他的有毒有機(jī)污染物如環(huán)丙沙星、布洛芬、苯妥英等也具有較高的催化降解效果。這些研究結(jié)果暗示所提出的多相芬頓催化氧化過(guò)程是一種很有前景的實(shí)用技術(shù)，有希望應(yīng)用于實(shí)際廢水處理。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明合成的Cu-Al/氧化鋁小球固定床反應(yīng)器示意圖。

圖2為本發(fā)明合成的Cu-Al/氧化鋁小球催化降解有機(jī)污染物的連續(xù)運(yùn)行效果圖。

具體實(shí)施方式

通過(guò)下面給出的實(shí)施例和應(yīng)用例，可以看出本發(fā)明的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)。

具體實(shí)施方式一：Cu-Al/氧化鋁小球催化劑的制備

硝酸鋁和硝酸銅以Al/Cu摩爾比5:1?–?20:1溶于去離子水，加入一定量經(jīng)無(wú)水乙醇和去離子水交替洗滌烘干的氧化鋁小球，逐滴加入2.5?%氨水，調(diào)pH至8.5?–?9.5。70?–?90?°C水浴加熱12?–?16?h，水洗至中性。80?–?120?°C烘箱干燥，最后400?–?600?°C焙燒2?–?5?h，得到淺綠色Cu-Al/氧化鋁小球。根據(jù)表征結(jié)果，催化劑中銅以一價(jià)和二價(jià)形式共存；鋁則以Al₂O₃的形式存在。

具體實(shí)施方式二：Cu-Al/氧化鋁小球多相芬頓催化去除有機(jī)污染物