[發明專利]一種負載氧化鐵的凹凸棒石-殼聚糖非均相復合催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011473823.8
• 申請日: 2020-12-15
• 公開（公告）號: CN112264098A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 張婷;郭旗揚;王毅;白格;趙霞;賈小寧;李萬華;金琰斌;王琦;高學琴
• 申請（專利權）人: 蘭州理工大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J31/28;B01J35/10;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 西安合創非凡知識產權代理事務所(普通合伙) 61248
• 代理人: 惠銀銀

本發明公開了一種負載氧化鐵的凹凸棒石?殼聚糖非均相復合催化劑及其制備方法，該催化劑以凹凸棒石與殼聚糖復合而成的復合物為載體，所述載體上負載有氧化鐵納米顆粒，可應用于難降解有機廢水的催化降解處理。制備時，先將凹凸棒石提純活化，與殼聚糖共混后，使用注射器成型，干燥后在凹凸棒石?殼聚糖復合載體表面負載氧化鐵納米顆粒，即得負載氧化鐵的凹凸棒石?殼聚糖非均相復合催化劑。本發明的催化劑制備方法較為簡單，不需要特殊設備，成本低，重復性好；制得的催化劑催化性能良好，可重復利用，pH范圍寬，可在20～80℃下使用，不產生二次污染，可廣泛應用于難降解有機廢水的處理等領域。

技術領域

本發明涉及催化劑領域，具體涉及一種負載氧化鐵的凹凸棒石-殼聚糖非均相復合催化劑及其制備方法。

背景技術

殼聚糖( CS) 作為自然界大量存在的可再生資源，因其具有生物相容性、可降解性等特點，是目前最受關注的新型材料之一，被廣泛應用于功能材料及水處理等諸多領域。然而，殼聚糖作為典型的陽離子型絮凝劑，在水處理中，其高分子側基中的氨基只能中和污水中帶負電荷的污泥粒子，并且表面積小、機械強度差、比重低、容易結塊等不足，在很大程度上限制了對其高效利用。將殼聚糖與納米材料結合，可有效提高表面積、增強活性位點、豐富官能團，從而在去除廢水中污染物時能夠大幅度提高去除效率。例如Zhao等在模擬太陽光照射下催化耦合成了由Ag /TiO₂改性的殼聚糖基光催化膜(ATCPF)，親水的ATCPF 膜表現出較高的吸附能力和光催化活性。但單純TiO₂納米只吸收小于387. 5nm 的光子，對太陽光能的利用率和量子效率都較低。Wu 等采用交聯法用三聚磷酸鈉作為交聯劑合成磁性殼聚糖納米復合物，Ma 等采用兩步共沉淀法合成磁性殼聚糖納米復合物( MFe₃O₄ /CSNPs)，但這些方法程序復雜、所需試劑較多。

Fenton法是指當酸性溶液中同時存在Fe²⁺和雙氧水時，可以有效對有機物進行氧化降解的一種方法。Fenton法是一種高效氧化技術，在難降解有機廢水處理領域內有較多的研究。Fenton法能夠十分有效的氧化降解多種難降解有機污染物。與其它方法相比，其主要有三大優點：（1）可以無選擇性的降解廢水中多種有機物，且不會產生有毒的中間產物，大大降低了二次污染，（2）在Fenton反應中所使用的催化劑大都是安全、易得的催化劑；（3）Fenton反應的還具有反應條件溫和、反應速率快、設備和操作簡單、可自動產生絮凝、無二次污染、對有機物的去除率高等特點。但是均相Fenton反應具有兩大缺點：一是反應有較嚴格的pH要求，二是反應后產生難以處理的鐵泥。非均相Fenton催化作為一種高級氧化技術正在被廣泛研究用來催化降解有機污染物。非均相Fenton催化劑易分離回收，無鐵流失量或鐵流失量小，可重復使用，催化性能穩定，使用范圍寬，對水中難降解有機物有較好催化降解能力。

凹凸棒石是一種具有二維層狀及棒狀結構的含水富鎂鋁酸鹽混合礦物材料，凹凸棒石因成本低廉、儲量豐富、機械強度高、化學穩定性好、實用性強、交換容量高、環保等優點，引起了科研人員的廣泛關注。近年來，凹凸棒石因性能優異被廣泛應用于制備凹凸棒石基吸附劑、催化劑或作為摻雜材料用于復合材料的制備。將殼聚糖與凹凸棒石結合，可有效提高表面積、增強活性位點、豐富官能團，從而在去除廢水中污染物時能夠大幅度提高去除效率。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種負載氧化鐵的凹凸棒石-殼聚糖非均相復合催化劑及其制備方法，所得的催化劑催化性能良好，可重復利用，pH范圍寬，可在 20～80℃下使用，且不產生二次污染，可廣泛應用于難降解有機廢水的處理等領域。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種負載氧化鐵的凹凸棒石-殼聚糖非均相復合催化劑，該催化劑以凹凸棒石與殼聚糖復合而成的復合物為載體，所述載體上負載有氧化鐵納米顆粒。

進一步地，所述凹凸棒石為提純活化土。