[发明专利]一种磁性氧化物负载活性炭催化微波降解表面活性剂的方法

说明书

技术领域

本发明属于催化降解领域，具体地涉及一种采用磁性氧化物负载活性炭作为催化剂结合微波降解表面活性剂的方法。

背景技术

表面活性剂被广泛应用于日常生活（化妆品及洗涤剂等）、工业（石油开采、金属表面清洗及矿物浮选等）、农业（农药添加剂等）和环境保护（土壤污染物洗脱等）等领域。在生产和使用过程中，含表面活性剂的废水不可避免地排入到环境中，对生态系统造成严重的危害。因此探索能使表面活性剂有效降解的新方法是相当必要的。

现有的降解方法主要是物理法，化学法和生物法。然而应用这些已有方法许多问题仍然不能解决，如泡沫形成的增加，污泥活性的降低，二次污染物的缓慢生物降解。光催化是较受欢迎的化学法，但它需要较长时间，并且降解不完全，特别是在有机污染物降解过程中可能生成三致（致癌、致突变和致畸形）的中间产物。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供一种降解速率快，成本低，没有中间产物生成和不会造成二次污染的利用磁性氧化物负载活性炭作为催化剂结合微波降解表面活性剂的方法。

本发明是通过如下的技术方案实现的，磁性氧化物负载活性炭催化微波降解表面活性剂的方法：

a)    磁性氧化物负载活性炭催化剂的制备：将活性炭浸渍在Fe(NO₃)₃或Ni(NO₃)₂溶液中，磁力搅拌10～13 h，过滤，沉积物用去离子水洗至中性，干燥后，在250～350℃下煅烧1～4小时，冷却，得到磁性氧化物负载活性炭催化剂；

b)    微波降解：在含有表面活性剂的溶液中，加入磁性氧化物负载活性炭催化剂，于150～750 W微波照射0.5～3 min，表面活性剂与磁性氧化物负载活性炭催化剂的重量比是：1:4～24。

上述的磁性氧化物负载活性炭催化微波降解表面活性剂的方法，所述的表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠（SDBS）。

上述的磁性氧化物负载活性炭催化微波降解表面活性剂的方法，所述的Fe(NO₃)₃溶液的浓度为0.2 mol/L。

上述的磁性氧化物负载活性炭催化微波降解表面活性剂的方法，所述的Ni(NO₃)₂溶液的浓度为0.2 mol/L。

微波降解技术的基本原理是微波照射液体能使其中的极性分子高速旋转而产生热效应，同时改变体系的热力学函数，降低反应的活化能和分子的化学键强度。本发明采用浸渍焙烧法对活性炭进行改性，利用得到的磁性氧化物负载活性炭为催化剂协同微波照射降解废水中表面活性剂。因此，浸渍溶液的浓度，煅烧时间，微波照射时间，催化剂用量和微波功率等因素对降解表面活性剂有很大的影响。

试验例1  改性液的浓度对SDBS降解率的影响

磁性氧化物负载活性炭催化剂的制备：将粒状活性炭（AC）粉碎后过筛100目，称取10 g 活性炭粉末放入300 mL去离子水中煮沸30 min，冷却后过滤，反复操作三次，在恒温干燥箱中干燥6 h，备用。称取一定量干燥后的活性炭粉末分别浸渍在不同浓度的Fe(NO₃)₃ 或Ni(NO₃)₂溶液中，磁力搅拌12 h，滤去上清液，沉积物用去离子水洗至中性，放入恒温干燥箱干燥6 h，然后放入马弗炉中于300℃下煅烧3 h，冷却至室温，得到磁性氧化物负载活性炭催化剂，放入干燥器中备用。

微波（MW）降解：量取25.0 mL 50 mg/L SDBS溶液于100 mL锥形瓶中，分别加入上述不同条件下制备的催化剂0.015 g，放入微波炉(450 W)照射（改性液为Fe(NO₃)₃ 照射1.5min；改性液为Ni(NO₃)₂照射1.0min），冷却至室温，过滤，在200-800 nm测定其紫外光谱。取224 nm处的吸光度计算SDBS的降解率，降解率（%）=（C₀ – C）/ C₀ × 100 %（其中C₀：原液的浓度；C：样品的浓度）。结果见表1。

表1  改性液浓度对SDBS降解率的影响