[發(fā)明專利]一種制備硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑的方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910025851.4
• 申請(qǐng)日: 2019-01-09
• 公開（公告）號(hào): CN109847764A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟令輝;陳昌舉;姚忠平;王建康;夏琦興;李東琦;姜兆華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/043
• 分類號(hào): B01J27/043;B01J37/34;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種制備硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑的方法和應(yīng)用，它涉及一種制備類Fenton催化劑的方法和應(yīng)用。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有傳統(tǒng)類Fenton催化劑分離回收復(fù)雜和在近中性條件下催化活性低的缺點(diǎn)。方法：一、鈦合金表面預(yù)處理；二、制備電解液；三、等離子體電解氧化反應(yīng)，在鈦合金表面得到硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑。硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑用于處理含有苯酚的廢水。本發(fā)明制備的硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑在中性體系下3min內(nèi)對(duì)苯酚的降解效率可達(dá)99％以上，且可以多次循環(huán)利用。本發(fā)明制備硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑適用于降解苯酚。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備類Fenton催化劑的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

酚類化合物廣泛應(yīng)用于石油化工、紡織、染料、醫(yī)藥等行業(yè)，導(dǎo)致工業(yè)廢水中殘留了大量的苯酚及其衍生物，這些含酚廢水流入水環(huán)境后對(duì)地表水、地下水都會(huì)造成嚴(yán)重的污染，給環(huán)境和人類帶來(lái)極大危害。苯酚是酚類化合物中最基本也是最常用的一種小分子有機(jī)物，含苯酚廢水具有持久性、難生物降解性、高毒性等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的水處理技術(shù)如吸附、化學(xué)混凝沉淀、膜過(guò)濾、化學(xué)氧化、生物處理等很難將去徹底去除。Fenton氧化技術(shù)利用Fe²⁺和H₂O₂反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性輕基自由基(·OH)，可將苯酚氧化降解為無(wú)毒或低毒的有機(jī)小分子酸，進(jìn)而將其礦化為CO₂和H₂O，該技術(shù)在處理廢水中殘留的苯酚及其它持久性有機(jī)污染物領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

異相類Fenton催化劑的發(fā)展解決了傳統(tǒng)均相Fenton催化劑存在的pH適用范圍窄、產(chǎn)生鐵泥污染以及難以循環(huán)利用等問(wèn)題，膜層型類Fenton催化劑的出現(xiàn)進(jìn)一步解決了粉體型類Fenton催化劑分離回收困難的缺點(diǎn)。針對(duì)膜層型類Fenton催化劑存在的中性條件下活性低、處理耗時(shí)長(zhǎng)的缺陷，經(jīng)摻硫改性后，可大大提高類Fenton催化劑在中性條件下的催化活性，縮短污染物處理時(shí)間。著歸因于，其一，含硫基團(tuán)作為一類富電子基團(tuán)，可促進(jìn)Fenton鏈反應(yīng)中Fe³⁺向Fe²⁺轉(zhuǎn)變；其二，含硫基團(tuán)可賦予催化劑表面固體酸性質(zhì)，促進(jìn)類Fenton鏈反應(yīng)的進(jìn)行。

等離子體電解氧化法是一種高效制備膜層的方法，具有環(huán)境友好、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)，所得膜層結(jié)合力高、擁有復(fù)雜的孔道結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積，即有利于液相傳質(zhì)及良好的耐沖刷特性，也能為催化反應(yīng)提供更多潛在活性位點(diǎn)，因而在制備膜層催化劑領(lǐng)域引起了研究者的廣泛關(guān)注。采用等離子體電解氧化法制備類Fenton催化劑膜層時(shí)，加入磷酸鹽可以促進(jìn)膜層生長(zhǎng)，提高膜層的力學(xué)性能。但由于磷酸鹽與鐵離子之間過(guò)強(qiáng)的結(jié)合力，使得鐵離子不易暴露出來(lái)參與類Fenton反應(yīng)，造成鐵離子中毒失去活性，這使得膜層的類Fenton催化活性大大降低。目前，盡管一些研究者采用等離子體電解氧化物制備出了類Fenton催化劑，但所能查閱到的制備工藝要么直接采用磷酸鹽為主鹽體系，要么使用磷酸鹽為添加劑，降低了等離子體電解氧化物法用于制備膜層類Fenton催化劑領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有傳統(tǒng)類Fenton催化劑分離回收復(fù)雜和在近中性條件下催化活性低的缺點(diǎn)，而提供一種制備硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑的方法和應(yīng)用。

一種制備硫改性鐵氧化物膜層類Fenton催化劑的方法，是按以下步驟完成的：

一、鈦合金表面預(yù)處理：

依次使用500#砂紙、1000#砂紙和2000#砂紙對(duì)鈦合金的表面進(jìn)行打磨至鈦合金表面為鏡面；使用去離子水沖洗鈦合金的表面3次～5次，然后使用吹風(fēng)機(jī)吹干，得到表面光亮的鈦合金；

二、制備電解液：

將硅酸鈉加入到去離子水中，攪拌至硅酸鈉完全溶解，再加入鐵氰化鉀，繼續(xù)攪拌至鐵氰化鉀完全溶解，最后加入硫代硫酸鈉，攪拌至硫代硫酸鈉完全溶解，得到電解液；