[發明專利]一種降解染料廢水的催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910463206.0
• 申請日: 2019-05-30
• 公開（公告）號: CN110280260B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 周國華
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李煒

本發明公開了一種降解染料廢水的催化劑及其制備方法和應用。所述的催化劑的通式為CaMnCoSi₄O₁₁，在常溫常壓下能催化雙氧水氧化分解廢水中的亞甲基藍染料。該方法將氯化鈣、硫酸錳和硝酸鈷在常溫下完全溶解在水中，在攪拌下滴加硅酸四乙酯，滴加完畢后，繼續攪拌直至生成凝膠，然后烘干凝膠并研磨成粉末，經煅燒后獲得通式為CaMnCoSi₄O₁₁的催化劑粉體。本發明的催化劑活性高，能在較短的時間內催化雙氧水氧化分解亞甲基藍染料，且廢水處理方法在常溫常壓，無需光照即可進行，具有處理廢水成本低，不產生二次污染等優點。

技術領域

本發明涉及到無機功能材料技術領域，特別涉及到一種降解染料廢水的催化劑及其制備方法和應用。

背景技術

目前有機染料廢水已經成為主要的水體污染源之一。該廢水具有水量大、濃度高、成分復雜、色度深和難降解等特點。大多數染料還具有毒性、致癌性、致畸和致突變的作用。亞甲基藍是一種重要的有機化學合成陽離子染料，工業應用非常廣泛。例如，可應用于麻、蠶絲織物、紙張的染色及竹、木的著色，應用于生物、細菌組織的染色以及應用于制造墨水和色淀等。亞甲基藍在工業上的廣泛應用也將導致含亞甲基藍染料廢水對水體的嚴重污染。目前有機染料廢水的處理方法主要有生物法、混凝法、光催化法、吸附法、膜分離法及高級氧化技術等。生物法受pH值、溫度、鹽份和染料種類等因素的影響，使得生物法處理的效果不夠理想。混凝法的運行費用較高，泥渣量大而且脫水困難，適用的pH值范圍窄。光催化法需要光源照射體系，在實際應用中受天氣影響大。吸附法易受水中的懸浮物和油脂等影響，而且吸附劑用量大和費用高。膜分離法分為電滲析法、反滲透法、納濾法和超濾法等，其中電滲析法、反滲透法、納濾法的優點是染料去除率高，能回收廢水中的染料，工藝簡單，但是所用膜的成本較高，操作壓力較大，造成膜法的能耗偏高，影響了其工業化應用。傳統的超濾法由于膜孔徑較大，難以去除低分子量的有機污染物。

在氧化技術法中，通常是采用由亞鐵離子和雙氧水組成的芬頓試劑降解有機染料，原理是亞鐵離子催化雙氧水分解有機物，但該方法存在亞鐵離子難以回收且易造成二次污染等缺點。

申請號為201110058905.0的專利申請公開了一種可降解MB工業廢水的Cu₂S催化劑的制備方法和應用，該專利申請是將二價銅與有機物4-氯-3-氨基苯磺酸反應制備銅有機配合物，然后以乙二醇和乙二胺為溶劑，加入銅有機配合物和可溶性硫化物，在水熱反應釜中反應6～48小時制備得到Cu₂S催化劑，Cu₂S催化雙氧水降解亞甲基藍染料的時間是100分鐘，因此該方法存在制備工藝復雜，且Cu₂S對亞甲基藍降解時間長，降解效率低等缺陷。

申請號為200510122782.7?的專利申請公開了一種亞甲基藍染料廢水處理方法及催化劑制備方法，該方法以溶劑熱法制備錳的納米結構氧化物，并催化雙氧水分解亞甲基藍染料，同樣存在催化劑制備工藝復雜，降解亞甲基藍染料時間所需時間長等不足。

申請號為CN201210145478.4的專利申請公開了“雙層催化劑及其制備以及該催化劑在制備均酐中的應用”，該催化劑組分繁多，制備工藝復雜，且制得的催化劑需在溫度為400～430℃條件下使用，能耗高。不利于推廣和應用。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明的目的在于解決現有技術中存在的上述技術問題，從而提供一種簡單有效降解亞甲基藍廢水的催化劑及其制備方法和應用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種降解染料廢水的催化劑，所述的催化劑通式為CaMnCoSi₄O₁₁，在常溫常壓下能催化雙氧水氧化分解廢水中的亞甲基藍染料。

一種降解染料廢水的催化劑的制備方法，所述方法按如下步驟進行：