[發明專利]離子交換樹脂為載體的非均相芬頓催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201811150389.2
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109529947A
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發明（設計）人: 張國亮;李雄;秦磊
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B01J31/32
• 分類號: B01J31/32;B01J35/10;C02F1/72
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;朱思蘭

一種離子交換樹脂為載體的非均相芬頓催化劑，其特征在于，按如下方法制備得到：將離子交換樹脂加到0.01～0.05mol/L金屬鹽的水溶液中，密封浸漬3～8h，之后離心去除上清液，離心所得固體烘干，得到所述非均相芬頓催化劑；本發明制備催化劑的步驟簡單，制得的催化劑催化效率高，可循環使用，在工業廢水，特別是染料廢水領域具有顯著效果，而以離子交換樹脂作為載體，由于其中含有的大量功能基團，不僅提高了催化劑的機械強度和活性位的穩定性，而且保證了催化劑具有較大的比表面積和孔隙率。

(一)技術領域

本發明涉及一種離子交換樹脂為載體的非均相芬頓催化劑及其制備方法與應用。

(二)背景技術

近年來，離子交換材料由于其獨特的表面特性和空間結構常被作為持續釋放金屬催化劑的新型載體。專利CN200710072473.2說明了三氯化鐵改性離子交換樹脂催化劑、其制備方法及應用，其是為了解決現有的乳酸銨催化劑制備工藝復雜、造價高及用現有的催化劑催化乳酸銨酯化時效率低的問題；專利CN201210545927.4公開了一種刺猬狀的金-離子交換樹脂核殼微球催化劑的制備方法，屬于化工技術領域。該發明是將水溶性的氯金酸(鹽)在陰離子交換樹脂微球表面經還原賦形一步室溫反應，即可制備得到刺猬狀的金-離子交換樹脂核殼微球。該發明所述刺猬狀金-離子交換樹脂核殼微球可用作液相催化還原反應的可重復使用催化劑。

負載型非均相芬頓催化劑由于降解效率高，產生鐵污泥量少，可拓寬均相芬頓反應pH，減少二次污染等特性，被研究者和相關環境企業廣泛關注。據已公開的專利可知，專利CN201310442419公開了一種應用于非均相芬頓體系的鐵碳催化劑制備方法，是以聚四氟乙烯為改性原料，將鐵碳浸漬后于氮氣中煅燒制成負載型催化劑。專利201310036533公開了一種載鐵分子篩型類芬頓催化劑的制備方法及其應用，以3A分子篩為載體，硫酸亞鐵為前驅體，通過控制3A分子篩高溫焙燒溫度制成載鐵分子篩催化劑，并實現硝基苯廢水的高效去除與礦化。專利201410164298.X公開了降解偶氮染料廢水的非均相芬頓催化劑制備方法及其用途，其以介孔TiO₂為載體銅錳鹽溶液為金屬活性物種制備成非均相芬頓催化劑，催化劑的水熱穩定性好，能夠再生循環利用，無二次污染。

因此，結合離子交換樹脂特性制備穩定性好、回用效率高的催化劑在染料廢水中的降解效果也很好，這是具有良好潛在應用前景的實用型催化劑。

(三)發明內容

針對現有均相芬頓處理染料廢水中存在的二次污染多，藥劑消耗大等缺點，本發明提供了一種離子交換樹脂為載體的非均相芬頓催化劑及其制備方法，以及在染料廢水處理中的應用。

本發明的技術方案如下：

一種離子交換樹脂為載體的非均相芬頓催化劑，按如下方法制備得到：

將離子交換樹脂加到0.01～0.05mol/L金屬鹽的水溶液中，密封浸漬3～8h，之后離心去除上清液，離心所得固體烘干，得到所述非均相芬頓催化劑；

所述離子交換樹脂的形狀為直徑0.7～1mm的球體顆粒，類型為強酸型陽離子交換樹脂、弱酸型陽離子交換樹脂，具體例如001X4、001X7、001X8、001X10、D001、D113陽離子交換樹脂，優選D001、D113陽離子交換樹脂；

所述金屬鹽為Fe、Ni、Cu、Co、Mn的可溶性金屬鹽中的一種或兩種以任意比例的混合物，所述Fe、Ni、Cu、Co、Mn的可溶性金屬鹽例如三氯化鐵、硫酸亞鐵、硝酸鐵、硫酸鎳、硝酸鎳、氯化鎳、硫酸銅、硝酸銅，氯化銅、硫酸鈷、硝酸鈷、氯化鈷、硫酸錳、氯化錳、乙酸錳，優選硫酸錳、氯化錳。

本發明制得的離子交換樹脂為載體的非均相芬頓催化劑中，金屬元素的負載量在1～3wt％。

本發明制得的離子交換樹脂為載體的非均相芬頓催化劑可應用于降解染料廢水。具體的，所述應用的方法為：

(1)配制模擬染料廢水