[發明專利]負載孤立鐵物種/聚合物多孔Fenton催化膜、其制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910293119.5
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109999906B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 張玉忠;黃莉蘭;李泓;張涵
• 申請（專利權）人: 天津工業大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J29/76;B01J29/14;B01J29/46;B01J37/34;B01J37/03;B01J35/06;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 李祺;張潔

本發明提出一種負載孤立鐵物種/聚合物多孔Fenton催化膜、其制備方法及其應用，屬于催化膜降解處理廢水中有機污染物技術領域，不僅能夠解決膜法處理污水過程中的膜污染問題，而且能防止粉末催化劑聚集沉淀使其催化效率降低，及其回收工藝復雜、回收效率低等技術問題。該負載孤立鐵物種/聚合物多孔催化膜可用于水中有機污染物的連續循環催化氧化降解并表現出了優異的催化性能。同時，避免了粉末催化劑的分散和反應過程中原位分離過程，易操作，且實現了污水處理過程中膜的自清潔目標，為膜技術應用于污水的降解處理提供了有效的方法。

技術領域

本發明屬于催化膜降解處理廢水中有機污染物技術領域，尤其涉及一種負載孤立鐵物種/聚合物多孔Fenton催化膜、其制備方法及其應用。

背景技術

目前，生物難降解類污水，對人類的生命健康安全以及生態系統都構成了巨大的潛在危害。在處理生物難降解類污水的所有方法中，Fenton法因其具有快速高效，操作簡單，對后續處理無毒害作用且對環境友好等優勢，在處理難生物降解污水過程中受到了廣泛的關注。

傳統Fenton氧化技術在實際應用中存在很多的缺陷，如H₂O₂利用率低，Fenton反應須在酸性條件下進行，COD去除率不穩定并且反應結束后產生大量鐵泥。為了解決這些難題，很多學者正在嘗試開發非均相Fenton催化技術來替代傳統Fenton技術。在開發非均相Fenton催化劑的過程中，經研究證實，改變Fe、Co、Ni、Cu等金屬元素的配位環境，不僅可以提高催化劑的催化活性，而且還可以降低催化活性物種的泄露量以及提高反應物的利用效率。L.Suib等(Meng Y,Genuino H C,Kuo C-H,et al.,One-Step Hydrothermal SynthesisofManganese-Containing MFI-Type Zeolite,Mn–ZSM-5,Characterization,andCatalytic Oxidation of Hydrocarbons,Journal of the American ChemicalSociety[J],2013,135(23):8594-8605)采用一步水熱合成的方法制備了Mn-ZSM-5催化劑，其在氧化苯甲醇和甲苯的過程中展現了較高的催化活性，這是由于該催化劑中含有大量的四配位孤立錳孤立物種([MnO₄],isolated Mn species)。Ye等(Wang Y,Zhang Q,ShishidoT,et al.,Characterizations of Iron-ContainingMCM-41and Its CatalyticProperties in Epoxidation of Styrene with HydrogenPeroxide,Journal ofCatalysis[J],2002,209(1):186-196)和Timofeeva等(Timofeeva M N,Melgunov M S,Kholdeeva O A,et al.,Full phenol peroxideoxidation over Fe-MMM-2catalystswith enhanced hydrothermal stability,AppliedCatalysis B:Environmental[J],2007,75(3-4):290-297)報道了沸石中的孤立鐵物種([FeO₄],isolated Fe³⁺species)具有比簇狀或者顆粒狀鐵氧化物更高的催化活性和低鐵泄露性能。

膜法污水處理主要靠其孔徑篩分作用，通過控制膜的孔徑大小可以有效的截留水中有機污染物實現水的凈化。但是，在此過程中，膜污染成了制約膜連續長期使用的主要問題。因此，如何解決膜法污水處理過程膜的自清潔問題將對生物難降解類污水的連續高效處理有著重要意義。

發明內容

本申請提出一種負載孤立鐵物種/聚合物多孔Fenton催化膜、其制備方法及其應用，該制備方法操作簡單，所得催化膜可實現膜的自清潔，同時可有效對廢水中的有機污染物實現動態連續循環催化降解。