[發明專利]一種用于消除過氧化氫的磁性分離式催化裝置及其應用

有效

• 申請號: 201810317009.3
• 申請日: 2018-04-10
• 公開（公告）號: CN108607543B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 周嵬;苗潔;李將;戴潔;邵宗平
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/00;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/10
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種用于消除過氧化氫的磁性催化材料La_1?xSr_xMnO₃；其不僅具有優異的催化作用，可以用于高效催化降解過氧化氫，而且具有優異的鐵磁性，方便進行催化劑與產物的快速分離，提高催化降解過氧化氫的效率。同時，公開了一種用于消除過氧化氫的磁性分離式催化裝置，包括擋板、分解管和瓦型磁鐵；其將磁性鈣鈦礦氧化物La_1?xSr_xMnO₃(0x≤0.6)均勻分散在四周環繞磁鐵的分解管中，使含有殘余過氧化氫的待測水樣與催化劑均勻接觸，加快水樣中殘余過氧化氫的分解反應速率；而且通過磁鐵快速實現水樣與催化劑的分離，省去催化劑過濾的步驟，節省時間和成本。

技術領域

本發明屬于環境監測領域，涉及一種精確測定廢水治理相關指標的測定技術及裝置，確切的說，涉及一種用于消除過氧化氫的磁性分離式催化裝置及其應用。

背景技術

在有機廢水處理的技術領域，基于H₂O₂的Fenton技術及類Fenton技術是廣泛應用的高級氧化技術。此類高級氧化技術的特征在于基于H₂O₂為氧化劑，在Fe²⁺/Fe³⁺及其他非均相催化劑的催化作用下，產生具有較高氧化還原電位的自由基·OH，能夠高效降解各種有機污染物，是一項綠色可持續發展的水處理技術。此外，化學需氧量(COD)是評價Fenton技術及類Fenton技術的處理效果的一項重要參數指標，因此，COD的精確測定對于評估基于過氧化氫的高級氧化技術的處理效率有著重要意義。目前重鉻酸鉀-分光光度法是最常見的一種COD的測定方法，但是待測水樣中殘余的過氧化氫會有一定的還原性，強酸性條件下過氧化氫被重鉻酸鉀氧化，這會造成COD值偏高，從而干擾COD的測試結果，難以對水樣受有機物污染的程度進行精確評估。因而基于H₂O₂的高級氧化技術處理的水樣必須消除殘余的過氧化氫對COD測試的干擾。

常用的H₂O₂的消除方法有掩蔽劑法，加熱分解法，扣除法等，但這些消除方法普遍存在操作復雜，成本高或消除效果不理想等問題。而催化分解法是利用催化劑催化過氧化氫分解反應，該過程簡單、快速，容易操作。但現有技術中常用于催化分解法消除過氧化氫的催化劑為MnO₂，其存在催化活性低的缺陷，且反應結束后需通過過濾操作才能使水樣與催化劑分離，增加了操作成本。

因此，基于催化分解法提供一種高效消除過氧化氫及快速分離水樣和催化劑的測試裝置及方法，以實現簡化利用催化分解法消除水樣中過氧化氫的操作步驟、節省時間和成本的效果，是目前亟待解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種消除過氧化氫的磁性分離式催化裝置及其使用方法，通過將對過氧化氫具有高效的催化分解活性的磁性鈣鈦礦氧化物La_1-xSr_xMnO₃(0x≤0.6)均勻分散在裝有冷卻管且四周環繞磁鐵的分解管中，使含有殘余過氧化氫的待測水樣與催化劑均勻接觸，加快水樣中殘余過氧化氫的分解；而且能夠通過磁鐵快速實現水樣與催化劑的分離，省去催化劑過濾的步驟，可以方便快捷的將待測水樣與催化劑分離。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種用于消除過氧化氫的磁性催化材料，其特征在于，所述磁性催化材料由鈣鈦礦類氧化物組成，所述鈣鈦礦類氧化物的結構式為ABO₃；所述A位陽離子包括稀土金屬離子或堿土金屬離子中的一種或多種；所述B位陽離子包括過渡金屬離子中的一種或多種。

本發明公開的鈣鈦礦類氧化物，其不僅具有優異的催化作用，可以用于高效催化降解過氧化氫，而且具有優異的鐵磁性，方便進行催化劑與產物的快速分離，提高催化降解過氧化氫的效率。