[發(fā)明專利]一種負(fù)載金銀納米顆粒的天然海綿制備方法及其在催化對(duì)硝基苯酚污染物方面的應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910070643.6
• 申請(qǐng)日: 2019-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN109772461A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蘇榮欣;張澤;張景輝;劉朝輝;劉明月;黃仁亮;齊崴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué);中新瑞美（天津）環(huán)保科技有限公司
• 主分類號(hào): B01J31/26
• 分類號(hào): B01J31/26;B01J35/10;B01J37/02;C02F1/58;C02F101/38
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 陳昌娟

本發(fā)明公開了一種本發(fā)明涉及一種負(fù)載金銀納米顆粒的天然海綿制備方法及其高效催化對(duì)硝基苯酚的應(yīng)用。天然海綿首先經(jīng)過堿的預(yù)處理水解，去除海綿纖維表面的組織鱗狀物，以利于納米顆粒的負(fù)載和催化性能的穩(wěn)定，然后在適宜條件下負(fù)載上金或銀納米顆粒，采用了一種新型的注入?擠出反應(yīng)形式將負(fù)載了納米顆粒的海綿復(fù)合材料構(gòu)造為一種自帶催化功能的可變形反應(yīng)容器，亦可將海綿復(fù)合材料填充在連續(xù)流反應(yīng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物的連續(xù)催化轉(zhuǎn)化，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水環(huán)境中對(duì)硝基苯酚污染物的高效催化降解。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水污染處理領(lǐng)域，具體涉及一種種負(fù)載金銀納米顆粒的天然海綿的制備方法及其在催化對(duì)硝基苯酚污染物方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

對(duì)硝基苯酚是一種重要的有機(jī)合成原料，可作為有機(jī)磷殺蟲劑對(duì)硫磷、甲基對(duì)硫磷的中間體，也是醫(yī)藥工業(yè)和染料工業(yè)的重要中間體。因此，在許多醫(yī)藥、石油、農(nóng)業(yè)和化工場(chǎng)地地下水、廢水中常含有對(duì)硝基苯酚，嚴(yán)重污染水環(huán)境，給人們的生活和身體健康帶來嚴(yán)重?fù)p害。該類廢水必須經(jīng)過合理、有效的處理才能進(jìn)一步的重復(fù)利用或排入水體。

目前，硝基苯酚類廢水的處理方法主要包括化學(xué)氧化法、化學(xué)沉淀法、生化處理和吸附法處理，其中吸附法最為典型，常用吸附劑為活性炭，由于成本及工藝而使用受限。采用納米催化劑高效降解污染物是當(dāng)前環(huán)保領(lǐng)域的重要途徑。然而納米催化劑極易發(fā)生聚集，導(dǎo)致催化劑催化活性、選擇性和重復(fù)利用性能的降低。為此，已有多種方法用于解決這個(gè)問題，比如使用穩(wěn)定劑(修飾劑)分散納米顆粒、將納米顆粒包裹在核殼結(jié)構(gòu)中、將納米顆粒固載在固體載體表面或者多孔道材料的孔道中。但這些解決方式都要求污染物擴(kuò)散到納米顆粒表面，存在較大的傳質(zhì)阻力，致使反應(yīng)速度大幅度下降。

因此，研制具有高效傳質(zhì)的納米催化劑載體，并將其應(yīng)用于對(duì)硝基苯酚污染廢水的治理具有重要意義。此外，將高效傳質(zhì)載體進(jìn)一步開發(fā)成為連續(xù)流反應(yīng)系統(tǒng)的填料型催化劑，可實(shí)現(xiàn)污染廢水的連續(xù)治理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種以天然海綿為載體負(fù)載金/銀納米顆粒的方法，該方法制得的金/銀納米催化劑載體傳質(zhì)阻力低、更換方便且納米顆粒能得到充分利用。

本發(fā)明的另一目的是提供一種上述方法制備的金/銀納米催化劑載體在高效處理廢水中的對(duì)硝基苯酚污染物方面的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過以下方案來實(shí)現(xiàn)：

一種以天然海綿為載體負(fù)載金/銀納米顆粒的方法，包括以下步驟：

(1)天然海綿預(yù)處理：取一定質(zhì)量的天然海綿，用0.01～0.2M的NaOH溶液在40～80℃處理0～5h，處理結(jié)束后用超純水清洗至少5次，其中，所述天然海綿的質(zhì)量以能被所述NaOH溶液沒過為準(zhǔn)；

(2)負(fù)載金/銀納米顆粒：在20～40℃下，將步驟(1)處理后的海綿浸泡在1～5mM的氯金酸溶液或者3～8mM的硝酸銀溶液中0.5～5個(gè)小時(shí)，然后用超純水清洗至少3次，洗去未結(jié)合的金屬前體，在攪拌條件下將螯合了金屬前體的海綿放在0.01～0.2mM的硼氫化鈉溶液中5～30分鐘，以在海綿纖維上生長(zhǎng)金銀納米顆粒，之后用超純水清洗已負(fù)載金/銀納米顆粒的海綿至少5次。

其中，在步驟(1)中，所述NaOH溶液的濃度為0.1M，處理溫度為60℃，處理時(shí)間為4h。在步驟(2)中，所述氯金酸溶液的濃度為2mM，所述硝酸銀溶液的濃度為5mM，所述硼氫化鈉溶液的濃度為0.1mM，處理溫度為30℃。

一種上述方法制備的負(fù)載有金/銀納米顆粒的天然海綿對(duì)廢水中對(duì)硝基苯酚污染物進(jìn)行高效催化降解方面的應(yīng)用。

在該應(yīng)用中，將所述的對(duì)硝基苯酚污染物溶液注射到負(fù)載有金/銀納米顆粒的天然海綿上，二者的比例為1:10～1:100(體積：質(zhì)量比)，10-30s后停止反應(yīng)，擠出溶液。其中，所述的對(duì)硝基苯酚污染物溶液濃度為0.1-10mM。