[发明专利]活性炭负载铁钴氧化物催化剂及其在降解有机污染物上的运用

说明书

技术领域

本发明涉及一种活性炭负载铁钴双金属氧化物催化剂，以及该催化剂与过硫酸盐和超声波相结合，处理废水中的有机污染物，属于废水处理领域。

背景技术

有机废水是一类难降解的废水。以印染废水为例，其排放量大，有机污染物含量高，种类复杂。由于有机污染物化学结构稳定、毒性大，处理难度高，传统的处理技术已受到严重挑战。对其应用常规处理技术，如物化法、化学法和生物法及其组合的方法，很难达到满意的处理效果。

高级氧化技术，其特点为产生大量具有强氧化能力的^·OH为氧化剂，并在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，来把大分子的有机污染物降解为小分子。目前应用高级氧化技术处理有机污染物的方法主要有非均相Fenton法及类Fenton法，催化湿式氧化法，光催化氧化法等。由于均相催化剂存在回收难，环境污染等弱点，所以非均相催化剂是成为近年来高级氧化技术的研究热点。

基于硫酸根自由基(SO₄^?·)的高级氧化技术是近年来发展起来的有毒有机污染物氧化降解新技术。一般采用活化过硫酸盐产生高活性的硫酸根自由基(SO₄^?·)，氧化分解水体中的有毒有机污染物质，促使大多数难降解有机物氧化降解。

利用超声波降解水中的污染物，尤其是难降解的有机污染物，是一种新颖、清洁且极具产业前景的新型水处理技术。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种价格低廉、可回收的催化剂，及其在降解有机污染物上的运用。

本发明的活性炭负载铁钴氧化物催化剂，其组分和含量为：活性炭重量百分比含量为80.0~99.0%，铁钴双金属氧化物重量百分比含量为1.0~20.0 %，其中钴铁摩尔比为1:1~1:19。 

所述的活性炭直径最好为300目。

上述活性炭负载铁钴氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)、将活性炭用10wt％无机酸溶液浸渍24h后，过滤，去离子水洗至中性；

(2)、将步骤(1)处理过的活性炭，用10wt％无机碱溶液浸渍24h后，过滤，去离子水洗至中性；放入烘箱中烘干，待用；

(3)、配制含有铁和钴离子的盐溶液，其中钴铁摩尔比为1:1~1:19，调节溶液的pH为2～7；

(4)、将活性炭加入步骤（3）配制的溶液中，在20～60℃浸渍24h；

(5)、过滤，分理出浸渍了铁钴的活性炭，烘干；

(6)、将负载铁钴的活性炭移入管式炉中，在惰气气氛下升温至300~800℃，煅烧4~6 h，得到活性炭负载铁钴氧化物的催化剂。

将本发明的活性炭负载铁钴氧化物催化剂结合过硫酸盐处理有机废水的方法如下：

将有机废水置于非均相活化反应器中，加入过硫酸盐和活性炭负载铁钴氧化物催化剂，于室温下反应。

将本发明的活性炭负载铁钴氧化物催化剂，与超声波、过硫酸盐结合处理有机废水的方法如下：

将有机废水置于非均相活化反应器中，加入过硫酸盐，活性炭负载铁钴氧化物催化剂，在超声波作用下，于室温下反应。

由于非均相催化的主要不足是催化剂的活性表面会逐渐钝化，最终导致催化剂失活。当超声波与非均相高级氧化技术结合时，超声产生的空化气泡在固体催化剂表面或颗粒附近崩塌引发的高速射流、微冲流、冲击波等可强化污染物和催化剂之间的固液传质，此外超声场中的声流和微声流能持续清洗催化剂表面，保持催化剂活性，提高了催化剂的稳定性和寿命。另外超声与非均相高级氧化技术联用还可克服单独功率超声场内自由基等活性物种仅分布于空化泡表面的不足，提高溶液主体相内的自由基等活性物种的浓度，是一种非常有效的强化污染物分解性能的方法。

本发明利用所制备的活性炭负载铁钴双金属氧化物催化剂与过硫酸盐和超声相结合，分别构成新型高级氧化技术体系，对橙黄Ⅱ模拟废水达到了很好的去除效果，且固相催化剂金属离子溶出低，易于分离；工艺流程简单，成本低，具有很好的实际运用的前景。

本发明和现有技术相比所具有的有益效果：

本发明的催化剂是以铁盐和钴盐为原料，活性炭为载体，将铁盐、钴盐负载到活性炭上，经过处理得到活性炭负载铁和钴的氧化物催化剂，该催化剂制备方法简便，价格低廉，催化活性高，金属离子溶出低，稳定性好。用该催化剂应用于非均相活化过硫酸盐、超声/非均相活化过硫酸盐处理橙黄Ⅱ模拟废水，可在室温条件下进行，反应条件温和，脱色效果好。

附图说明