[發明專利]催化過硫酸鹽降解染料甲基橙的活性炭基復合催化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201611214048.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN106582875B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 李登新;王君;李潔冰;薛飛;阿斯弗·胡塞因;李一鳴;王貝貝;曹曉霞;孔祥乾;陽光輝;李玉龍
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王文穎

本發明涉及一種催化過硫酸鹽降解染料甲基橙的活性炭基復合催化劑，其特征在于，具體步驟包括：先將四氧化三鈷負載到氧化石墨上，再將負載四氧化三鈷的氧化石墨與氧化纖維素復合，然后將復合物與活性炭復合制備活性炭基復合催化劑，最后向含有甲基橙的水中加入單過硫酸氫鉀(PMS)，調節PH值，加入活性炭基復合催化劑在一定溫度下進行降解。本發明的催化劑在常溫下即可使用，適用范圍廣，此非均相四氧化三鈷/氧化石墨/氧化纖維素/活性炭/PMS催化氧化降解體系具有催化效率高，氧化能力強，重復使用性好等優點，特別突出的是催化劑吸附能力強，機械強度大，反應完成后可沉降到廢水底部，便于回收，可應用于污水處理和環境治理等領域。

技術領域

本發明涉及一種應用在污水處理和環境治理等領域的復合材料，特別是涉及一種催化過硫酸鹽降解染料甲基橙的活性炭基復合催化劑及其制備方法。

背景技術

活性炭具有發達的微孔結構和特殊的表面性能，但單獨作為吸附劑吸附污染物已經不能滿足現代工業發展的要求。調整活性炭的孔隙結構，對表面基團進行改性，如作為催化作用的金屬離子的載體，可以提高其特殊性能和特定的吸附與催化性能在污廢水處理過程的作用。李偉峰等以活性炭負載Cu、Fe、Ni、Mn等制備的催化劑對實際印染廢水的氧化處理均具有一定的催化能力(李偉峰，祝社民，宋天順，陳英文，沈樹寶.金屬負載活性炭催化氧化處理印染廢水[J].南京工業大學學報2006.7，5-8)。余謨鑫等研究活性炭表面負載Ag⁺、Ni²⁺、Cu²⁺或Zn²⁺離子，可提高活性炭吸附苯并噻吩硫化物的能力(余謨鑫，李忠，夏啟斌，奚紅霞.活性炭表面負載金屬離子對其吸附苯并噻吩的影響[J].化工學報 2006.8.1943-1948)。

PMS又名單過硫酸氫鉀復合鹽，可以在過渡金屬、加熱或紫外的情況下產生SO4^-·(Beitz T.，Bechmann W.，Mitzner R.Investigations of reactions of selectedazaarenes with redicals in Water.1.Hydroxyl and sulfateradicals.J.Phys.Chem.A.，1998，102(34)：6760-6765)并廣泛應用于環境處理當中。

發明內容

本發明所要解決的問題是提供一種催化過硫酸鹽降解染料甲基橙的活性炭基復合催化劑，這種催化劑與普通催化劑相比，更不易分解、吸附性好、回收重復使用活性更高、回收利用更方便。

為了解決上述問題，本發明提供了一種催化過硫酸鹽降解染料甲基橙的活性炭基復合催化劑的制備方法，其特征在于，先將四氧化三鈷負載到氧化石墨上，再將負載四氧化三鈷的氧化石墨與氧化纖維素復合，然后將復合物與活性炭復合制備活性炭基復合催化劑，最后向含有甲基橙的水中加入單過硫酸氫鉀(PMS)，調節pH值，加入活性炭基復合催化劑進行降解即可。

優選地，所述活性炭基復合催化劑的制備方法為：

第一步：將氧化石墨粉末加入到正己醇中，通過超聲使其形成就均勻分散的懸浮液，另將六水合硝酸鈷溶解于另一份正己醇中，形成紅色的溶液后與含有氧化石墨的懸浮液進行混合，并在室溫下攪拌使兩種物質均勻的混合，然后將混合物在140℃下回流加熱12h，反應結束后將反應體系冷卻到室溫，離心洗滌，并用乙醇反復洗滌以除去正己醇及其中的雜物，最后將獲得的產物在60℃的真空烘箱中烘干備用；

第二步：氫氧化鈉/硫脲/尿素溶液在低溫下高速攪拌溶解氧化纖維素，得到透明的氧化纖維素溶液，隨后將產物通過高速離心除去不溶物和氣泡，將四氧化三鈷/氧化石墨復合物粉末超聲分散1h，與纖維素溶液混合均勻，將混合液再與活性炭混合，最終混合均勻的漿液使用聚四氟乙烯膜過濾，過濾前用鹽酸將pH調至中性，，在空氣中60℃下干燥12h，即得活性炭基復合催化劑。

優選地，所述單過硫酸氫鉀的加入量為0.4-10m·mol/L。