[发明专利]固体酸FexVyOz作为Fenton－like反应催化剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相Fenton-like催化剂的应用。

背景技术

在难降解有机废水的处理技术中，Fenton催化氧化法能在温和的条件下使大多数有机物包括毒性大、生化难降解的有机污染物降解和矿化。与其它高级氧化技术(AOPs)相比，它具有反应速度快、设备简单和操作容易等优点，受到了环境工作者的广泛关注，目前已有近一万篇相关的研究报道。

然而传统的均相Fenton氧化法存在着两个难以解决的问题：一是反应体系要求较低的pH值(一般2～3左右)，而且存在催化剂的流失问题，这样在很多情况下，Fenton氧化前后需要调节废水的pH值，消耗大量的酸和碱。为解决上述问题，近10年来，人们开始研究非均相Fenton-like催化氧化技术。如负载型Fe(III)和铁氧化物等，如赤铁矿(α-Fe₂O₃)、针铁矿(α-FeOOH)、四方纤铁矿(β-FeOOH)、水铁矿(Fe₅O₈H₄.H₂O)和磁铁矿(Fe₃O₄)等。利用这些多相Fenton-like催化剂处虽然能重复使用，但催化活性还不能令人满意，且在高pH下H₂O₂有自分解现象。如果能寻找一种具有固体酸性质的Fenton-like催化剂的话，就可免除废水的pH调节和H₂O₂的自分解问题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术遇到的困难，提供一类既是较强的固体酸又有高活性的化合物Fe_xV_yO_z在Fenton-like反应中的应用。

本发明所述的应用，是固体酸Fe_xV_yO_z在Fenton-like反应中作为催化剂的应用。

所述的作为催化剂的固体酸Fe_xV_yO_z为钒酸铁类化合物，x为1、2或4，当x＝1时，y＝1且z＝4；当x＝2时，y＝4且z＝13；当x＝4时，y＝6且z＝21。即三种钒酸铁，x＝1是FeVO₄，x＝2是Fe₂V₄O₁₃，x＝3是Fe₄V₆O₂₁。

本发明所述的上述催化剂中铁离子和钒离子的强极化力使其在水溶液中能在水的配位作用下形成四元酸，在不同pH值的环境中存在如下平衡：

上述平衡中，水溶液中的Fe_xV_yO_z相当于一类四元固体酸而且该催化剂中的铁和钒均能活化H₂O₂，因此Fe_xV_yO_z是一类高活性的固体酸Fenton-like催化剂。

与现有技术相比，本发明解决了现有技术中遇到的技术困难，具有如下有益效果：(1)即使在较低的pH值环境中，如pH2～3时，本发明所述的催化剂不会出现流失现象，而且避免了Fenton氧化前后调节废水的pH值，节约了大量的酸和碱。(2)本发明将钒酸铁类固体酸引入Fenton-like反应中，能够很好的活化H₂O₂，且改善了H₂O₂自分解的问题，提高了反应效率。

具体实施方式

以下实施例将有助于本领域的普通技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。