[發明專利]聚錳硅鹽摻雜羥基氧化錳催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201410098766.8
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103933968A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 劉玥;楊磊;段學軍
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/10;C02F1/78
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張紹琳;孫詩雨

技術領域

本發明屬于催化劑的制備與應用技術領域，具體涉及一種聚錳硅鹽摻雜羥基氧化錳催化劑的制備方法及其在水處理中的應用。

背景技術

臭氧作為一種強氧化劑,?在廢水處理中的應用日益受到人們的關注,?但臭氧在水中的溶解度較低且不穩定、導致臭氧的利用率較低并且單獨臭氧很難將有機物徹底降解為CO₂?和H₂O從而阻礙了臭氧氧化的廣泛應用。催化臭氧氧化是近年來發展起來的一種以提高臭氧利用效率為目的的高級氧化技術,?是利用反應過程產生的大量強氧化性羥基自由基氧化分解水中的有機物達到水質凈化的目的。

羥基氧化錳催化臭氧氧化降解水中污染物已有報道，但羥基氧化錳主要是粉末狀的納米晶體，催化臭氧氧化去除完有機物后難以回收利用，為了使羥基氧化錳適用于實際工程，必須增加該催化劑的沉降性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對羥基氧化錳催化臭氧氧化降解水中污染物后難以回收利用的難題，提供一種沉降性能好的聚錳硅鹽摻雜羥基氧化錳催化劑的制備方法及其應用。

本發明的技術方案：一種聚錳硅鹽摻雜羥基氧化錳催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將濃度為0.01?mol/L鹽酸溶液滴加可溶性錳鹽溶液中，調節該錳鹽溶液的pH為2~3；

（2）以100r/min~300r/min的攪拌速度不斷慢速攪拌步驟（1）中得到的錳鹽溶液，并緩慢滴加濃度為0.3~0.8mol/L的堿金屬硅酸鹽水溶液直至混合液的pH為7；

（3）將一定濃度的氫氧化鈉溶液滴加到步驟(2)所得的混合液中，調節混合液的pH>12；

（4）將步驟（3）所得的混合液靜沉10~30min，然后置于70℃~90℃的環境中活化12~24h；

（5）將活化后的沉淀物過濾，用超純水反復洗滌沉淀物至上清液的電導率和pH值不發生變化，移除上清液，保留沉淀物；

（6）將步驟(5)所得的沉淀物置于70℃~90℃的烘箱中干燥12~24h，研細、過篩，即得到聚錳硅鹽摻雜羥基氧化錳催化劑。

所述步驟（1）中的可溶性錳鹽溶液的濃度為0.1~0.5mol/L。

所述步驟（1）中的可溶性錳鹽溶液是硝酸錳溶液、硫酸錳溶液或氯化錳溶液。

所述步驟（2）中的堿金屬硅酸鹽溶液是硅酸鈉溶液、硅酸鉀溶液或偏硅酸鈉溶液。

利用上述聚錳硅鹽摻雜羥基氧化錳催化劑的制備方法制得的聚錳硅鹽摻雜羥基氧化錳催化劑在水處理中的應用。

可溶性錳鹽屬于強酸弱堿鹽，溶于水后水溶液呈酸性，pH值為5左右，硅酸鈉屬于強堿弱酸鹽，溶于水后水溶液呈強堿性pH值為12，當可溶性錳鹽直接與硅酸鹽反應時，存在反應不充分，大部分的產物為硅酸錳，與現有技術相比，本發明在可溶性錳鹽溶液中加入了強酸，強化了可溶性錳鹽的酸性和離解性，使得硅酸鈉與可溶性錳鹽的反應更加充分，并且在反應后用強堿將反應產物的pH值調節到12以上進行活化，這是因為pH值為12的溶液中存在大量的氫氧根離子（OH^-），經過適當時間的活化，溶液中的OH^-會鍵聯到產物的表面上形成表面羥基，這些表面羥基是催化劑催化臭氧氧化反應的活性中心，能夠與臭氧發生反應生成強氧化性的羥基自由基，從而氧化去除水體中的有機物。通過分析發現，該方法所制備的產物主要是以(a)Mn-O-Si(OH)，?(b)Mn-O(OH)₂-Si(OH)₃，(c)?(OH)Si-Mn-(OH)O-O-O(OH)-Mn-Si(OH)為主。