[發明專利]一種水處理用復合磁性納米催化材料及其制備和應用

有效

• 申請號: 201810430244.1
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108714423B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 呂劍;武君;孫琪;張宇軒
• 申請（專利權）人: 中國科學院煙臺海岸帶研究所
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;C02F1/30;C02F1/72;C02F1/78;C02F101/30
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李穎

本發明涉及環保技術及功能材料技術領域，具體說是一種水處理用復合磁性納米催化材料的制備及其在催化氧化處理廢水中的應用。首先，采用二價鐵鹽和三價鐵鹽按一定比例混合，添加聚乙二醇、葡萄糖酸鈉、檸檬酸銨等作為合成助劑，在堿性條件下制備磁性Fe₃O₄納米顆粒；隨后，將Fe₃O₄納米顆粒經稀酸及十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)溶液處理后與鎂離子混合，在堿液調節下制備磁性Mg(OH)₂@Fe₃O₄復合納米顆粒；最后，將制得的復合磁性納米材料浸于活性金屬離子溶液中，促進形成晶格缺陷活性位點，進一步強化催化氧化效果。所得磁性復合納米催化材料性質穩定，制備工藝簡易，原料廉價易得，為多用途的環境友好性材料。

技術領域

本發明涉及環保技術及功能材料技術領域，具體說是一種水處理用復合磁性納米催化材料及其制備方法和在催化氧化處理廢水中的應用。

背景技術

隨著社會的進步和國民經濟的快速發展，各種環境污染加劇，其中，水資源濫采濫用及污水廢水的亂排亂放嚴重危害人類健康，水環境保護引起了人類社會的廣泛關注，水處理技術也不斷發展起來。近年來，高級氧化技術(Advanced Oxidation Process，簡稱AOPs)不斷發展，被廣泛應用于水中難降解污染物的去除。AOPs產生具有強氧化能力的羥基自由基，在高溫高壓、電催化、光催化、催化劑等反應條件下，將大分子難降解物質氧化為低毒或無毒的小分子物質，加快廢水中污染物與氧化劑間的化學反應，實現污染物的去除。根據反應條件和自由基產生方式的不同，AOPs可分為光催化氧化、臭氧氧化、Fenton/類Fenton氧化、電化學氧化等。AOPs在環境內分泌干擾物、抗生素、耐藥菌及抗生素抗性基因(ARGs)等有害物質的去除方面具有廣闊的應用前景。

金屬催化氧化技術是近年發展起來的一種較為新穎和高效的方法，以金屬鹽或其氧化物為催化劑，加強氧化反應，顯著提高水體中高穩定性有機物的分解效果。同時，金屬催化氧化技術具有氧化效率高、反應迅速、適用范圍廣、高穩定難降解有機物去除效率高等優點，得到研究者的廣泛研究。洪浩峰等人在“臭氧催化氧化處理苯酚廢水研究”一文中，以活性炭負載金屬Fe、Cu、Mn氧化物，對模擬苯酚廢水進行臭氧催化氧化技術的比較，催化氧化效果明顯，Fe氧化物的活性相對較高(《環境科學與技術》，2010，33(7)：301－304)。黃挺等人在“Fe⁰類芬頓法深度處理制藥廢水”一文中，以零價鐵作為類芬頓反應中的催化劑，對某制藥集團經生化處理后的制藥廢水進行深度處理，結果表明COD去除率20％時，可有效提高廢水B/C比，且Fe⁰重復利用效果良好，為制藥廢水的深度處理提供了參考(《環境工程學報》，2017，11(11)：5892－5896)。石振武等人在“納米復合材料Ag@TiO₂@SiO₂的制備、光催化及其抑菌性能”一文中，以SiO₂為模板，制備核殼納米Ag@TiO₂@SiO₂復合材料，以羅丹明為目標污染物研究復合材料的光催化性能，測試對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑菌性能，結果顯示復合材料具有良好的催化性能和抑菌性能(《無機材料學報》，2016，31(5)：466－472)。

納米氫氧化鎂作為一種環境友好的無機納米材料，具有吸附能力強、比表面積大、制備成本低等特點，在水處理領域、醫藥領域、阻燃填充領域等都得到廣泛應用，如重金屬脫除、含酸廢水中和、塑料阻燃填充及緩瀉劑制備等。但是，普通納米氫氧化鎂材料由于顆粒細小，制備后的收集難度和能耗較大，同時，使用過程中易于流失且難以回收重復利用。賦磁后的納米顆粒可通過磁場進行快速低能耗收集，并多次回收再利用。然而，目前尚未有將納米氫氧化鎂負載于磁性顆粒表面形成核殼結構磁化納米凈水材料，并將其應用于催化高級氧化技術方面的報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種水處理用復合磁性納米催化材料及其制備方法和催化氧化處理廢水中的應用。