[發(fā)明專利]一種膨潤土芬頓磁性催化劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010211007.3
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111250089A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 原林虎;原申惠;楊志家;謝振芳;周樹勇;劉吉太;陳超
• 申請（專利權(quán)）人: 太原城市職業(yè)技術學院
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J35/00;B01J35/10;B01J20/12;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 張雪

本發(fā)明公開了一種膨潤土芬頓磁性催化劑及其制備方法，屬于無機功能材料技術領域，以改性膨潤土為負載基體，負載磁性四氧化三鐵納米顆粒，所述四氧化三鐵納米顆粒負載于所述改性膨潤土的層間和孔隙；本發(fā)明以改性膨潤土為主體，負載磁性四氧化三鐵納米顆粒，同時對其制備工藝參數(shù)進行了研究，制備出的膨潤土芬頓磁性催化劑具有疏松的孔徑結(jié)構(gòu)，內(nèi)外表層均被撐大，提高了對甲基橙的去除效果，有利于對甲基橙的吸附。

技術領域

本發(fā)明涉及無機功能材料技術領域，特別是涉及一種膨潤土芬頓磁性催化劑及其制備方法。

背景技術

近年來，我國的紡織印染工業(yè)迅猛發(fā)展，產(chǎn)生了大量亟需處理的染料廢水。一般化學染料往往具有耐酸、耐堿、難降解等特性，影響水生動植物的基因遺傳，嚴重威脅其生存，還有可能威脅人類的生命。

膨潤土(Bentonite)作為我國儲量豐富的粘土礦物資源之一，價格低廉，具有極大的開發(fā)利用及研究價值。膨潤土主要由含水層狀硅鋁酸鹽構(gòu)成，基本性能由蒙脫石的特殊結(jié)構(gòu)決定。蒙脫石的結(jié)構(gòu)決定了膨潤土的脫色性、穩(wěn)定性、離子交換性、吸附性、懸浮性等，膨潤土的內(nèi)比表面積為600-800m²/g，吸水后的膨潤土體積能增大10-30倍，對染料具有一定的吸附性能；但是未經(jīng)改性的天然膨潤土(Raw Bentonite，RB)對染料的吸附性能較差，且其在水中較強的分散性也使吸附后的膨潤土難以實現(xiàn)有效的固液分離，因此必須對膨潤土進行有機改性或負載Fe₃O₄等磁性物質(zhì)，以提高其吸附性能和固液分離能力。

磁性載體是指將分散性能良好的強磁性物質(zhì)覆蓋或引入到非磁性或著弱磁性材料的表面或內(nèi)部，進而形成具有一定磁飽和強度的復合材料，其在外加磁場的作用下可以快速固液分離從而回收再利用。納米Fe₃O₄顆粒是較為常見的磁性材料之一，其合成工藝簡單，擁有良好的磁分離性能，而且納米Fe₃O₄顆粒本身具備一定的吸附能力。但是，納米Fe₃O₄顆粒易團聚，易氧化，性能不穩(wěn)定，而膨潤土在水體中具有良好的分散性，因此，將膨潤土和納米Fe₃O₄顆粒相結(jié)合，制備磁性膨潤土(Magnetic bentonite，MB)，不僅能夠解決納米Fe₃O₄顆粒易團聚，易氧化，性能不穩(wěn)定的問題，還能提高膨潤土的固液分離能力，同時能在一定程度上提高其對染料的吸附能力：王迎亞等用沉淀法制備出納米Fe₃O₄顆粒，然后將其附著在堿性鈣基膨潤土上，再用檸檬酸進行改性，制備出磁性檸檬酸膨潤土的復合物，其磁分離效果好，且對Cr(VI)具有良好的吸附效果；任爽等在膨潤土懸浮液中加入Fe₂(SO₄)₃和FeSO₄，再加入陰(陽)離子復配修飾劑，制備出陰(陽)離子復配修飾兩性磁性膨潤土，復合物的比表面積和孔容空徑明顯增大，對苯酚的吸附效果也明顯上升，吸附容量達到了491.61mg/g。

現(xiàn)有技術公開了一種新型的四氧化三鐵-改性膨潤土(Fe₃O₄-BT)催化劑，其甲基橙的60min脫色率在96.72％左右。但其四氧化三鐵的納米粒子主要存在于改性膨潤土的表面和最外層的孔隙中，大部分位于膨潤土的表面。這樣的結(jié)構(gòu)雖然一定程度上提高了膨潤土的分離能力，但表面的納米四氧化三鐵顆粒很容易被氧化而失去部分磁性，因此，單純的表層結(jié)構(gòu)的納米四氧化三鐵負載修飾的膨潤土不僅對染料的吸附效果提升不多，而且由于其磁性易被氧化，所以固液分離效果也不好。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種膨潤土芬頓磁性催化劑及其制備方法，以解決上述現(xiàn)有技術存在的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：