[發明專利]一種非鐵基多相類芬頓催化劑的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202310620163.9
• 申請日: 2023-05-30
• 公開（公告）號: CN116651508A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 胡天丁;陳慶琳;陜紹云;田龍;梁威
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C02F1/72;B01J37/10;C08G83/00;C02F101/30
• 代理公司: 昆明同聚專利代理有限公司 53214
• 代理人: 蘇蕓蕓

本發明公開了一種非鐵基多相類芬頓催化劑的制備方法，該方法是將三水合硝酸銅和均苯三甲酸依次加入到乙醇?水混合液中混勻后，在80?140℃下進行水熱反應，固液分離，固體洗滌干燥獲得固體產物；將固體產物分散在含硝酸鈷的甲醇溶液中，再加入含2?甲基咪唑的甲醇溶液攪拌10?15小時，然后靜置10?15小時，固液分離，固體洗滌干燥即得非鐵基多相類芬頓催化劑；將制得的催化劑應用在染料廢水的處理中，實驗結果顯示其能有效去除廢水中的亞甲基藍，本發明為工業染料廢水的處理提供了一條新途徑。

技術領域

本發明屬于催化劑制備技術領域，具體涉及一種非鐵基多相類芬頓催化劑的制備方法及其在處理染料廢水中的用途。

背景技術

目前造紙、紡織、制藥和印刷等行業容易產生了大量含有難降解的有機污染物廢水，這些廢水所含成分復雜、濃度高、可生化性差，并且有毒和致癌的，對生態環境和人類健康構成極大威脅。

迄今為止處理廢水中的有機污染物的方法有吸附法、光催化法、膜分離法、高級氧化法等。在這些方法中，高級氧化法已被證明可以在短時間內高效處理廢水中的有機污染物，在染料廢水處理方面極具潛力，尤其是非均相芬頓/類芬頓技術，由于操作條件溫和、制備成本低和操作簡單等優點被廣泛使用，研究表明多相類芬頓催化可以有效地解決傳統芬頓技術存在的瓶頸問題。在過去的幾十年里，許多非均相催化材料，比如金屬氧化物、粘土、沸石、氧化石墨烯、碳材料、金屬有機框架（MOFs）等被廣泛應用于類芬頓降解。在眾多催化劑中，金屬節點與有機配體配位構建的MOFs是一類極具吸引力的周期性多孔材料，具有比表面積大、孔徑可調、吸附性能強等優點，在催化類芬頓反應中具有應用潛力。據我們所知，大多數關于MOFs催化的類芬頓反應都集中在Fe基MOFs上。然而，鐵在堿性條件下容易析出，極大的限制了其在工業上的大規模應用；

HKUST-1是一種Cu-MOF材料，在酸配位下可以很容易地生成Cu²⁺/Cu⁺混合金屬離子，但是嚴重的團聚問題，有限的電子傳遞能力，極大地阻礙了其在染料廢水降解中的應用，其表現出較差的類芬頓降解性能。

發明內容

本發明提供了一種非鐵基多相類芬頓催化劑的制備方法，該方法是將三水合硝酸銅和均苯三甲酸依次加入到乙醇-水混合液中混勻后，在80-140℃下進行水熱反應，固液分離，固體洗滌干燥獲得固體產物；將固體產物分散在含硝酸鈷的甲醇溶液中，再加入含2-甲基咪唑的甲醇溶液中攪拌10-15小時，然后靜置10-15小時，固液分離，固體洗滌干燥即得非鐵基多相類芬頓催化劑。

所述三水合硝酸銅和均苯三甲酸的摩爾比為1.5-2:1，乙醇-水混合液是乙醇和水按體積比1-2:1的比例混合制得；固體產物與硝酸鈷的質量比為0.1-0.5:1，硝酸鈷與2-甲基咪唑的摩爾比為1:4-8。

本發明另一目的是將上述方法制得的非鐵基多相類芬頓催化劑應用在處理染料廢水中，具體是將非鐵基多相類芬頓催化劑添加到染料廢水中，避光條件下攪拌吸附平衡后，加入H₂O₂進行類芬頓降解染料。

本發明與現有技術相比具有以下優點和效果：

本發明催化劑制備工藝簡單、環保低耗；制備的非鐵基多相類芬頓催化劑去除效果顯著，具有重復使用性；能有效去除廢水中的亞甲基藍，相比于一般的催化劑更具性價比，在解決工業廢水中與染料相關的實際污染問題方面具有很好的應用價值。

附圖說明

圖1為非鐵基多相類芬頓催化劑的SEM圖；

圖2為本發明用于亞甲基藍降解處理的非鐵基多相類芬頓催化劑的XPS圖，其中a圖為全譜，b圖為Cu?2p，c圖為Co?2p，Fresh表示使用前，Used表示使用后；

圖3分別為對比例1、對比例2和實施例1-5用于亞甲基藍的去除效果圖；

圖4為非鐵基多相類芬頓催化劑用于亞甲基藍降解處理的循環效果圖。

具體實施方式