[發明專利]一種過硫酸鹽活化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202111401229.2
• 申請日: 2021-11-24
• 公開（公告）號: CN113941336A
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 王軍;王軍輝;余江鴻;張析;王進龍;曹永寧;張龍軍;李飛;岳運盛;王源瑞;夏青
• 申請（專利權）人: 白銀新大孚科技化工有限公司;白銀有色集團股份有限公司
• 主分類號: B01J23/83
• 分類號: B01J23/83;B01J21/18;C02F1/72;C02F101/38
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產權代理有限公司 51230
• 代理人: 張超

本發明公開了一種過硫酸鹽活化劑及其制備方法，屬于水處理技術領域。以解決單一過渡金屬離子的浸出及使用pH范圍較窄的問題。包括以下步驟，CNT的預處理；將鐵鹽，鈰鹽溶于乙醇溶液，混合均勻，向混合液中加入處理好的CNT，超聲分散一定時間之后在恒溫條件下進行反應，反應完畢，過濾洗滌，將濾餅煅燒得到產物為過硫酸鹽活化劑。本發明制備的過硫酸鹽活化劑避免了過渡金屬離子活化處理后水樣中大量金屬離子的殘留，相比于單一過渡金屬離子，本發明制備的過硫酸鹽活化劑不僅提高了催化活性，還能有效抑制反應過程中金屬離子的溶出，提高活化劑的穩定性和使用壽命，且擴展了其對體系pH的使用范圍。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，更具體的是涉及過硫酸鹽活化劑及其制備方法技術領域。

背景技術

紡織、皮革、造紙、制藥和食品工業產生的大量染料廢水對水環境造成的污染日趨嚴重。印染廢水屬于典型的難降解工業廢水，常規工藝的處理效果難以保障。高級氧化技術在工業廢水處理中應用廣泛，其主要是通過產生具有強氧化能力的自由基來降解有機污染物。硫酸根自由基(SO₄^-·)具有超高的氧化還原電位(2.5-3.1V)，其氧化性能超過了羥基自由基(·OH),因而被建議可作為·OH的替代物。過硫酸鹽(PS)活化方式主要包括堿活化、熱活化、超聲波活化、紫外線活化和過渡金屬離子活化等。其中過渡金屬離子活化PS無需能量，并且活化效率高，然而處理后的水樣中殘留有大量金屬離子，存在二次污染風險。相比于過渡金屬離子，多金屬復合物不僅提高了催化活性，還能有效抑制反應過程中金屬離子的溶出，提高活化劑的穩定性和使用壽命。研究表明，鈰、鐵CNT摻雜過渡金屬活化劑可改變過渡金屬表面與體相結構，基于電子間的協同效應，在增加體相結構缺陷的同時，使得金屬復合物活化劑的催化活性明顯改善。

發明內容

本發明的目的在于提供一種過硫酸鹽活化劑及其制備方法，通過過渡金屬摻雜和負載的方式來增強PS的活性，選取Ce、Fe作為合適的摻雜元素，CNT作為載體，采用共沉淀結合煅燒法制備了一種過硫酸鹽活化劑，解決目前單一過渡金屬離子的浸出及使用pH范圍較窄的問題，以解決背景技術中的問題。

本發明為了實現上述目的具體采用以下技術方案：

一種過硫酸鹽活化劑，由Ce、Fe和CNT組成，其中Ce占該活化劑總質量的12％-35％，Fe占該活化劑總質量的35％-49％，余量為CNT。

所述的過硫酸鹽活化劑的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、CNT的預處理：

稱取一定量的粗碳納米管CNT，加入到一定比例的濃硝酸和濃硫酸的混酸中，其中CNT和混酸的固液比為1:1-3，超聲處理30-60min，再加熱到120-180℃恒定溫度反應3-8h，自然冷卻至室溫，然后離心分離，稀釋碳納米管的濃酸，最后抽濾，取出樣品，在60-100℃下干燥1-5h，得到預處理后的碳納米管；

步驟二、Ce/Fe的制備：

將適量鐵鹽、鈰鹽溶于乙醇后，持續攪拌得到混合溶液；

步驟三、Ce/Fe/CNT的制備：

將步驟一預處理完成的CNT加入步驟二的混合液中，超聲分散0.5-1.5h之后在恒溫50-80℃條件下進行反應2-6h，反應完畢，過濾洗滌，將濾餅在400-600℃下煅燒得到產物為過硫酸鹽活化劑Ce/Fe/CNT。

進一步的，在步驟一的混酸中濃硝酸和濃硫酸體積比為1:1-3。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：

1.本發明擴展了活化劑對體系pH值的使用范圍，在體系pH值為2-9范圍內均表現出較強的活化能力，在該體系中SO₄^-·和·OH均為活性組分；