[發明專利]一種芬頓催化劑在降解水中有機污染物中的應用

有效

• 申請號: 201710276253.5
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107149946B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 王志敏;宋安東;黃元;謝慧;毛國濤;王風芹
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時立新

本發明公開了一種芬頓催化劑在降解水中有機污染物中的應用，將芬頓催化劑加入有機污染物水溶液中，調節溶液pH，攪拌吸附后，加入過氧化氫，降解反應結束后，固液分離回收芬頓催化劑，其中芬頓催化劑的制備步驟為：首先將納米金剛石粉與氨基吡啶，在氮氣氣氛下，以亞硝酸鹽為催化劑，得到修飾有吡啶基團的金剛石；再在其表面負載單質銀。將本發明制得的芬頓催化劑應用于降解水中有機污染物中，芬頓催化劑對反應溫度及pH值適用范圍寬，提高過氧化氫的利用率，并且可以回收再利用，降低處理成本。

技術領域

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種芬頓催化劑在降解水中有機污染物中的應用。

背景技術

隨著現代化石油化學工業的高速發展，產生了很多原來自然界不存在且難以分解的劇毒有機化合物，如多氯芳烴類農藥、染料、合成洗滌劑、抗生素、干擾素等。這些有毒的有機化合物的特點是化學性質穩定，殘留時間長，且易在水生生物體內富集，不僅影響水生生物的繁衍，且通過食物鏈嚴重危害人體健康。探索和開發低成本、高效降解水體中有機污染物的方法具有非常重要的意義。

近年來芬頓反應被廣泛用于環境有機污染物的降解。典型的均相芬頓反應通過亞鐵離子和過氧化氫作用生成的活潑羥自由基來氧化降解有機污染物。均相芬頓反應具有氧化能力強、無選擇性、綠色環保等優點，然而在實際應用中存在幾個瓶頸問題，大大限制了其廣泛應用。一是反應中需加入大量水溶性Fe²⁺或Fe³⁺，在預處理之后無法回收利用，最后沉淀形成污泥；二是傳統的均相芬頓體系對過氧化氫的利用率偏低，部分的過氧化氫因無效分解造成嚴重浪費；三是傳統的均相芬頓體系一般要在pH值為3的酸性條件下才能進行，這種酸性條件對處理設備提出了更高的要求。

發明內容

基于現有技術的不足，本發明的目的在于提供了一種芬頓催化劑在降解水中有機污染物中的應用，其中，芬頓催化劑通過先在納米金剛石表面修飾吡啶基團，再利用吡啶基團上氮原子的配位和穩定作用負載上銀納米晶來獲得。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種芬頓催化劑在降解水中有機污染物中的應用，包括以下步驟：將芬頓催化劑加入有機污染物水溶液中，調節溶液pH為3~6，攪拌10~30分鐘后，加入過氧化氫，降解反應結束后，固液分離回收芬頓催化劑；

其中，芬頓催化劑采用以下步驟制得：

（1）將納米金剛石粉和氨基吡啶分散于去離子水中，在氮氣氣氛下，以亞硝酸鹽為催化劑，于75~85℃攪拌回流15~20小時，固液分離，取固體洗滌、干燥，得到修飾有吡啶基團的納米金剛石；其中，納米金剛石粉、氨基吡啶及亞硝酸鹽的質量比為0.1~0.15：3~5：0.15~1.5；

（2）將步驟（1）所得修飾有吡啶基團的納米金剛石分散于去離子水中，加入硝酸銀，攪拌0.5小時以上（一般0.5~1小時），再加入還原劑，攪拌0.5小時以上（一般0.5~5小時），固液分離、取固體洗滌、干燥，即得；其中，修飾有吡啶基團的納米金剛石、硝酸銀及還原劑的質量比為1~1.5：0.01~0.075：5~15。

優選地，步驟（1）中所述亞硝酸鹽為亞硝酸鈉或亞硝酸異戊酯。

優選地，步驟（2）中所述還原劑為硼氫化鈉、水合肼、抗壞血酸及乙二醇中的一種或兩種以上。

優選地，步驟（1）中所述去離子水的用量為納米金剛石粉質量的600~1500倍。

優選地，步驟（2）中所述去離子水的用量為修飾有吡啶基團的納米金剛石質量的600~1500倍。

優選地，步驟（2）中所述硝酸銀以質量分數為1~5%的硝酸銀溶液加入。