[發明專利]一種改性零價鐵液體催化劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201910585077.2
• 申請日: 2019-07-01
• 公開（公告）號: CN110302807B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 趙珊;王曙光;高明明;宋超;王允坤;張曉東
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J27/043
• 分類號: B01J27/043;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜

本發明公開了一種改性零價鐵液體催化劑的制備方法及應用，制備方法包括如下操作步驟：在反應器中加入水，使用乙酸?乙酸鈉緩沖液調節pH＝5～6；通入氮氣，使溶液成缺氧狀態；加入鐵粉，充分攪拌；然后加入硫化鈉，缺氧狀態下充分攪拌12～24h，制備改性硫化零價鐵液體催化劑。本發明制得的液體催化劑在處理有機廢水時，與過氧化氫共同使用，對過氧化氫可產生很好的催化效果，本發明方法具有能耗少、操作簡便、成本低和催化活性好的優點，對有機廢水有較高的處理效率，易實現大規模推廣應用。

技術領域

本發明涉及環境污染與修復領域，特別涉及一種改性零價鐵液體催化劑的制備方法及應用。

背景技術

近年來，水環境正遭受著前所未有的嚴重污染。在所有廢水中，有機廢水己成為不可忽視的污染水體，如氯酚類工業廢水、有機氯類農業廢水、印染類有機廢水、以及三氯乙烯污染的地下水等。廢水含有的有機污染物大多具有“致癌、致畸、致突變”的三致效應，對生態環境以及人類健康造成極大威脅。尋找一種可以穩定高效地處理有機廢水的污染控制技術，具有重要的科學意義和應用價值。

目前處理有機污染物的方法主要有生化法、吸附法、膜處理法、高級氧化技術等。在高級氧化的眾多催化劑中，零價鐵由于廉價易得、還原性強、儲量豐富、無毒害等特性自上世紀80年代以來受到越來越多的關注。零價鐵去除水體污染物的作用主要有還原作用、氧化作用、絮凝吸附作用以及微電解作用。雖然零價鐵能有效地催化過氧化氫降解水體中的有機污染物，但其仍然存在一定的缺陷。零價鐵易鈍化，表面普遍存在一層致密的氧化膜，這層氧化膜會阻礙零價鐵與過氧化氫反應，降低催化活性。另外，零價鐵的選擇性差、適用的pH范圍小，其催化過氧化氫降解有機物也不是很徹底。

將零價鐵進行硫化改性以提高其反應性能是目前的研究熱點。硫化改性零價鐵就是在零價鐵表面修飾一些含硫化合物，形成疏水性較高的硫鐵化物如四方硫鐵礦和黃鐵礦，其對有機污染物具有更高的親和力。且硫鐵化物具有半導體性質，能夠有效地把零價鐵的電子傳遞給過氧化氫，使其產生羥基自由基，進而加速有機污染物的降解。硫化改性的主要方法有硫化物法、連二亞硫酸鹽法、硫代硫酸鹽法以及單質硫球磨法等。目前實驗室在制備硫化零價鐵懸浮液后，大多是將其抽濾并冷凍干燥后待用。在工程應用中，用液相法制備硫化零價鐵時，抽濾液體的能耗高、耗時長，且在抽濾過程中材料極易形成氧化膜而影響材料的催化性能。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一改性零價鐵液體催化劑的制備方法及應用，以達到制備液體催化劑，工藝簡單，無需抽濾干燥，防止在催化劑表面形成氧化膜，提高催化效果的目的。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種改性零價鐵液體催化劑的制備方法，包括如下操作步驟：

1)在反應器中加入水，使用乙酸-乙酸鈉緩沖液調節pH＝5～6；

2)將步驟1)的混合液通入氮氣，使溶液成缺氧狀態；

3)將步驟2)的混合液中加入鐵粉，充分攪拌；

4)將步驟3)的混合液中加入硫化鈉，缺氧狀態下充分攪拌12～24h，制備改性硫化零價鐵液體催化劑。

上述方案中，所述混合液中，硫化鈉與鐵粉的摩爾比為0.028～0.112。

上述方案中，所述步驟2)中，通入氮氣為30～40min。

上述方案中，所述乙酸-乙酸鈉緩沖液、鐵粉與硫化鈉均為工業純級別。

一種改性零價鐵液體催化劑的應用，所述催化劑在處理有機廢水時，與過氧化氫共同使用，對過氧化氫可產生很好的催化效果。

進一步的技術方案中，硫化零價鐵液體催化劑的加入量為有機廢水體積的0.6～1.2％，過氧化氫溶液的加入量為有機廢水體積的1％。