[发明专利]SBA-15负载铁钴氧化物催化剂及其制备与在废水处理中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及SBA-15负载金属氧化物催化剂，特别涉及一种SBA-15负载铁钴氧化物催化剂及其制备方法与在废水处理中的应用。

背景技术

有机废水是一类难降解的废水。其中印染废水排放量大，有机污染物含量高，种类复杂，且对环境的危害较大而引起了广泛的关注。由于印染废水中有机污染物化学结构稳定，毒性大，处理难度高，对其应用常规水处理技术，如物理方法、化学方法、物理化学方法和生物方法及其组合的方法但很难达到满意的处理效果。这些传统的水处理技术已受到严重的挑战，因而急需新的有效的方法来处理这类难降解废水。

高级氧化技术是以羟基自由基(^·OH)为氧化剂，将难降解有机物氧化降解为低毒或无毒的小分子物质的一种新型化学氧化技术。传统的高级氧化技术是以产生^·OH为氧化剂来降解污染物的方法。由于均相催化剂较难回收，且易造成二次环境污染等弱点，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。目前应用高级氧化技术处理印染废水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。这些高级氧化技术由于成本较高，有些反应条件甚至较为苛刻（高温高压），因而限制了其应用。

基于硫酸根自由基(SO₄^-·)的高级氧化技术是近年发展起来的氧化降解有毒有机污染物的新技术。目前一般采用活化过硫酸盐产生高活性的SO₄^-·。SO₄^-·的氧化还原电位与^·OH接近，具有较高的氧化能力，可快速降解大多数有机污染物，将其矿化为CO₂和无机酸。研究发现，SO₄^-·在中性和酸性溶液中较稳定，在pH>8.5时，SO₄^-·则会与水或OH^-离子反应生成同样具有强氧化能力的^·OH。

近年来，超声强化技术降解水中的污染物，尤其是难降解的有机污染物已得到了较好的发展。超声强化是一种新颖、清洁且极具产业前景的新型水处理技术。当超声与非均相催化技术结合时，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传质。另外，非均相催化的主要缺陷是催化剂的活性表面会逐渐钝化，最终导致催化剂失活，而超声在强化传质的同时还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。超声与非均相催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，提高反应体系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。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种SBA-15负载铁钴氧化物催化剂。

本发明的另一目的在于提供上述SBA-15负载铁钴氧化物催化剂的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述SBA-15负载铁钴氧化物催化剂在废水处理中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种SBA-15负载铁钴氧化物催化剂，包含如下质量百分含量的组分：SBA-1580.0～95.0%，铁钴氧化物5.0～20.0%；铁钴氧化物中铁与钴的摩尔比为1:1～4:1；铁钴氧化物是由负载在SBA-15上的硝酸铁和硝酸钴煅烧得到。

所述的铁钴氧化物中的铁氧化物包括羟基氧化铁、三氧化二铁和四氧化三铁中的一种或一种以上，铁钴氧化物中的钴氧化物包括氧化钴、三氧化二钴和四氧化三钴中的一种或一种以上；所述的铁钴氧化物还包括铁酸钴。

上述SBA-15负载铁钴氧化物催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氨基乙酸加入含有硝酸铁和硝酸钴的盐溶液中，搅拌混匀；其中硝酸铁和硝酸钴的摩尔比为1:1～4:1；

（2）将SBA-15加入上述溶液中，搅拌22～26h；

（3）升温至280～300℃，发生燃烧反应；

（4）将燃烧反应产物移入烘箱中干燥10～12h；

（5）将干燥后的产物移入马弗炉中升温至500～700℃，煅烧4～6h，得到SBA-15负载铁钴氧化物催化剂。

步骤（1）中所述的氨基乙酸的质量与硝酸根离子的质量比优选为1:1。

步骤（2）中所述的搅拌优选为在室温条件下进行。