[發明專利]高活性鋅鐵水滑石非均相芬頓材料及用其去除有機污染物的方法

在審

• 申請號: 202210508842.2
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114797873A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 邢明陽;鮑延;胡松昌
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J23/80
• 分類號: B01J23/80;C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38;C02F103/30;C02F103/34
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本發明公開了一種高活性鋅鐵水滑石非均相芬頓材料及用其去除有機污染物的方法，涉及化學領域中有機污染物處理。其特征在于用一種簡單的方法合成了高活性鋅鐵水滑石非均相芬頓材料，其對污染物的去除效益表現在pH=3~11條件下60 min內對苯酚的去除達到90~100%，同時可以快速將反應體系調至中性。對于中性的實際廢水中的總有機碳去除率可以達到64.4%，且可以實現深度礦化。本發明提供了構建鋅鐵水滑石非均相芬頓材料用于去除有機污染物的方法，其在酸性，中性和堿性條件下對于有機污染物的降解都有著較高的降解活性，將芬頓降解技術拓展地應用于中性和堿性條件。

技術領域

本發明涉及化學領域，具體地說，是涉及一種高活性鋅鐵水滑石非均相芬頓材料及用其去除有機污染物的方法。

背景技術

伴隨著經濟的快速發展、工業化步伐的加快以及自然資源的過度使用，水污染問題已成為普遍關注的世界性問題。在難降解有機物廢水中，苯酚廢水作為典型的煤化工廢水，若不加以處理，直接排放到環境中，將對生物圈的一切個體產生毒害作用，因此，苯酚廢水的處理對人類生存和社會的可持續發展有著重要的意義。芬頓技術具有環境友好、高效清潔、以及經濟實惠等特點，這使得其在環境治理上有著越來越廣泛地研究。非均相芬頓體系被認為可以在中性條件下反應，而氧化鋅、氫氧化鋅作為常見的兩性化合物可以有效地調節pH值，可以有效地拓寬傳統芬頓技術的pH限制范圍。因此，開發一種高活性鋅鐵水滑石材料用于非均相芬頓反應顯得尤為重要，有望真正克服pH限制，在環境污染控制領域具有重要的科學意義。

發明內容

本發明的目的在于克服上述傳統技術的不足之處，提供一種高活性鋅鐵水滑石非均相芬頓材料，能夠真正克服pH限制，用來廣泛處理酸性、中性和堿性條件下廢水當中的有機污染物，從而解決廢水當中的一個污染問題。

本發明的目的是通過以下技術措施來達到的：

高活性鋅鐵水滑石非均相芬頓材料，其特征在于：所述鋅鐵水滑石非均相芬頓材料由以下步驟構建：

步驟一，制備鋅鐵離子溶液；

步驟二，在鋅鐵離子溶液中緩慢加入堿液，機械攪拌至均勻，得鋅鐵懸濁液；

步驟三，將鋅鐵懸濁液加熱至反應溫度，維持恒溫溫度下反應；

步驟四，將反應結束的鋅鐵懸濁液冷卻，用超純水和乙醇交替洗滌，洗滌至上清液穩定在中性，且三次洗滌后pH值無變化，干燥得鋅鐵水滑石非均相芬頓材料。

所構建高活性鋅鐵水滑石非均相芬頓材料，通過其中高度分散的鐵基材料催化去除有機污染物；高度分散的鐵基材料與鋅基材料之間的化學結合，不僅可以快速調節pH值至中性，更是可以在鐵基非均相芬頓材料表面構筑中性微環境，從而保證鐵離子在一個局部微環境之內的穩定循環而不溶出損失，進而克服芬頓反應的pH限制。

一種具體優化方案，步驟一中所述鋅鐵離子溶液的制備方法包括以下步驟：

將質量份為1~1000份的鐵源、質量份為1~2000份的鋅源加入到質量份為10000~100000份的水溶液中，超聲處理混勻后，攪拌至完全溶解，得到均勻溶液。

一種具體優化方案，所述鐵源為氯化鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、硫酸亞鐵、硝酸鐵、硝酸亞鐵、草酸鐵、草酸亞鐵中任一種或多種的混合，所述鋅源為氯化鋅、硫酸鋅、硝酸鋅、草酸鋅中任一種或多種的混合。

一種具體優化方案，步驟二中所述堿液與所述鋅鐵離子溶液的質量份比例為0.001~1：10~100。

一種具體優化方案，所述堿液加入所述鋅鐵離子溶液后機械攪拌至混合液呈完全懸濁液狀態。

一種具體優化方案，所述堿液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨水中的一種或多種，所述堿液的濃度為0.05-1 mol/L。

一種具體優化方案，步驟三中鋅鐵懸濁液加熱至反應的溫度為20~100℃，反應持續時間2~100小時。