[发明专利]一种硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水处理领域，具体涉及一种硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂的制备方法。

背景技术

硅藻土是海洋或湖泊中生长的硅藻类的残骸在水底沉积，经自然环境作用而逐渐形成的一种非金属矿物，主要化学成分为无定形SiO₂，另外含有少量A1₂O₃、CaO、MgO、K₂O等。硅藻土的颜色分为白色、灰白色、灰色和浅灰褐色等。硅藻土的微观结构与硅藻有着密切联系，硅藻主要分为圆形硅藻目，其代表属有圆筛藻和直链藻等；羽纹型硅藻目，其代表属有羽纹藻和桅杆藻等。因而，硅藻土微观结构中含有圆盘状、筛管状和筛板状等形状的微孔层状结构。这种特殊的层状结构具有微孔密集，堆积密度小，具有较大的比表面积的特点，从而使硅藻土具有强吸附性能和过滤能力。又硅藻土主要成分为无定形SiO₂，因而硅藻土化学性质稳定，耐磨，耐酸，耐高温。

硅藻土储量丰富，价格低廉。我国硅藻土资源量在20亿吨以上，保有储量达3.9亿，居世界前列，吉林地区硅藻土储量丰富，占全国储量的51%。硅藻土成矿年代较新，埋藏多数不深，开采成本比较低。硅藻土在水处理领域中是一种优良材料，被广泛的应用于吸附混凝工艺中，硅藻土在有机废水的实际处理中具有重要的意义和广阔前景。

Fenton技术在高级氧化技术中具有独特优势，通过催化剂催化H₂O₂产生高活性的·OH，可将废水中有机物完全矿化为H₂O和CO₂，是一种环境友好的绿色水处理新技术，受到广泛的关注。但该技术也存在着催化剂重复利用困难，反应速率慢，有机物矿化不完全的缺陷。催化剂的选择和制备是Fenton技术中关键的一环，制备负载型催化剂可兼具均相和多相催化剂的优点，是近年来类Fenton技术中研究的热点。

固体超强酸是一种比100%的硫酸酸度更强的固体酸，是一种优良的催化剂，具有催化效率高、反应选择性好、可在高温下重复使用、催化剂易分离、无腐蚀性等优点，被广泛应用于有机合成中，但作为Fenton技术催化剂应用于水处理领域的报道较少。

目前，以硅藻土为载体制备的催化剂处理有机废水已经有了一些报道，如浙江大学环境工程系的李炳智等在2011年6月的《高校化学工程学报》中的“MnO_x/CoO_x硅藻土催化剂的制备、表征及催化活性”记载了用乙酸锰和乙酸钴采用超声浸渍法制备了MnO_x/CoO_x硅藻土催化剂，催化臭氧化硝基苯芳烃化合物。中山大学刘鸿等人在公开号：CN101318132，专利名称：一种负载型纳米铁氧化物/硅藻土复催化剂的制备方法的专利中记载了制备负载纳米铁氧化物/硅藻土复催化剂的方法，并将其用于处理邻二甲酸二甲酯有机废水。但以上以硅藻土为载体制备的催化剂催化效率较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有以硅藻土为载体制备的催化剂催化效率低的问题，而提供一种硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂的制备方法。

本发明硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂的制备方法按下列步骤实现：

一、硅藻土预处理：将硅藻原土浸没于无机酸溶液中10～14h,经过滤后烘干，烘干后过筛，然后放入马弗炉中，在200～400℃的温度下活化1～4h，得到活化后的硅藻土；

二、前驱体的制备：将铁盐溶于去离子水中，然后投加步骤一得到的活化后的硅藻土，滴加碱液调节pH至7～9，室温下陈化6～24h后过滤收集固体沉淀物，固体沉淀物经去离子水洗涤，烘干后加入到浸渍液中，浸渍12～24h，过滤烘干后得到前驱体；

三、前驱体高温焙烧：把前驱体置于马弗炉中，在氮气或空气的保护下，以400～600℃的温度焙烧1～6h，得到硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂；

其中步骤一所述的无机酸为盐酸、硫酸或硝酸；

步骤二所述的铁盐为硫酸铁、硝酸铁、醋酸铁、氯化铁或草酸铁；所述的浸渍液为过硫酸铵溶液、过硫酸钠溶液、过硫酸钾溶液、硫酸铵溶液或硫酸溶液。

本发明得到的硅藻土负载固体超强酸类Fenton催化剂，以具有多孔层状结构的硅藻土为载体，提供较大的比表面积，负载固体超强酸；固体超强酸本身具有强酸性，为多相类Fenton反应提供较为适宜的反应条件；固体超强酸结构中的酸性位点具有较强的催化能力，有利于催化降解有机废水，改善催化效率。