[發明專利]基于EDTA螯合技術制備淀粉炭基類芬頓催化劑的方法

有效

• 申請號: 202111239623.0
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113828314B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 冼學權;黃崗;杜奇石;黎演明;黃華林;杜芳黎;龍思宇;鄭益華;馬藍宇
• 申請（專利權）人: 廣西科學院
• 主分類號: B01J23/745
• 分類號: B01J23/745;B01J37/10;C02F1/72;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 李博

本發明屬于催化劑技術領域，提供了一種基于EDTA螯合技術制備淀粉炭基類芬頓催化劑的方法，先利用交聯劑將淀粉與乙二胺四乙酸二鈉EDTA?2Na交聯成高聚物，再利用乙二胺四乙酸二鈉中配位能力極強的氨氮和羧氧官能團將金屬離子大量均勻螯合在高聚物上，提高了催化劑的金屬負載量，制得的類芬頓催化劑骨架強度大、催化效率高、金屬離子溶出率低；同時利用低溫水熱碳化發生不完全碳化，避免了焦油和揮發性氣體的產生，產率高達50％。實施例的結果顯示，利用本發明提供的制備方法制備的淀粉炭基類芬頓催化劑降解羅丹明B，降解效率在10min內可達到98.9％，經過5次循環后，羅丹明B降解率在15min內仍可達到96.5％。

技術領域

本發明涉及催化劑技術領域，尤其涉及基于EDTA螯合技術制備淀粉炭基類芬頓催化劑的方法。

背景技術

芬頓氧化技術是以芬頓催化劑進行化學氧化的廢水處理方法。芬頓催化劑又分為均相和異相(多相)催化劑兩類，傳統的均相催化劑催化效率高，但存在適用pH范圍小、鐵泥處理難、催化劑難以重復利用等缺點；異相催化劑能有效拓寬芬頓反應pH范圍和應用環境，同時，催化劑易于回收，大大減少了鐵泥的產生。因此，開發具有金屬含量高、分散均勻、高穩定性及可多次循環使用的類芬頓催化劑成為了研究的重點和熱點。

現有技術CN112517079A公開了一種銅-酚羥基絡合的類芬頓催化劑及其制備方法與應用，先將環糊精和銅源分散到溶劑中，得到懸濁液；再將懸濁液蒸干得到固體產物A；然后烘干研磨成粉末，得到固體產物B；最后將B焙燒，冷卻、洗滌、干燥后，得到銅-酚羥基絡合的類芬頓催化劑；其原理在于在溶劑體系中先將銅源均勻分散在環糊精前驅體上，然后經過蒸干和碳化處理將金屬源固定在碳源上。然而，該方法中金屬源或被包裹或團簇在碳基表面，無法進入到碳基內部結構，且不能均勻有效地固定在催化劑中，因此存在催化效率低、銅離子溶出量大等問題，并且碳化處理需要在500～800℃下進行，同時會產生大量的焦油和揮發性氣體，且產率較低(15～25％)，難以應用于實際生產處理。因此，亟需提供一種催化效率高、金屬離子溶出率低且產率高的類芬頓催化劑的制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于EDTA螯合技術制備淀粉炭基類芬頓催化劑的方法，本發明采用“交聯-錨定”策略制備高金屬含量、分散性均勻、高催化活性的淀粉炭基類芬頓催化劑。

為了實現上述發明目的，本發明提供了以下技術方案：

本發明提供了基于EDTA螯合技術制備淀粉炭基類芬頓催化劑的方法，包括以下步驟：

(1)將水、淀粉和乙二胺四乙酸二鈉EDTA-2Na混合后加入交聯劑，進行交聯反應，得到交聯高聚物；

(2)將所述步驟(1)得到的交聯高聚物與可溶性金屬鹽的水溶液混合后進行螯合反應，得到淀粉炭基類芬頓催化劑前驅體；所述可溶性金屬鹽包括可溶性鐵鹽和除可溶性鐵鹽以外的其他可溶性過渡金屬鹽；

(3)將所述步驟(2)得到的淀粉炭基類芬頓催化劑前驅體進行水熱處理，得到淀粉炭基類芬頓催化劑；所述水熱處理的溫度為150～250℃。

優選地，所述步驟(1)中水、淀粉、乙二胺四乙酸二鈉EDTA-2Na和交聯劑的質量比為100：(30～100)：(3～12)：(0.1～5)。

優選地，所述步驟(1)中交聯反應的溫度為30～55℃，交聯反應的時間為60～300min。

優選地，所述步驟(1)中的淀粉包括木薯淀粉、玉米淀粉、大米淀粉和馬鈴薯淀粉中的一種。

優選地，所述步驟(1)中的交聯劑包括環氧氯丙烷、三偏磷酸鈉、六偏磷酸鈉、甲醛、丁二醛、戊二醛和硼砂中的一種。

優選地，以步驟(1)中淀粉的質量為30～100份計，所述步驟(2)中可溶性金屬鹽的用量為0.5～8份。