[发明专利]一种用于染料废水降解的磁性金属复合氧化物催化剂

说明书

技术领域

本专利涉及无机化学及废水处理领域。 

背景技术

全球每年大约要生产70万吨的染料，估计有10%～15%的染料在使用过程中被释放到环境中，造成严重的污染，其中80%是偶氮染料。由于染料废水中的活性含量很高而且很难生物降解，如不经处理就排放，不仅直接危害人类身体健康，而且严重破坏水体、土壤及生态系统，对环境影响非常大。因此研究有效的处理方法具有极其重要的现实意义。 

对染料废水的处理方法很多，归纳起来主要有物理法、化学法、生物法或这些方法的组合。在众多的处理方法中，Fenton法因其反应条件温和、降解效率高、操作方便、成本低廉，成为染料废水处理的一种主要手段。但传统的Fenton法也存在一些不足：反应要在pH≈3左右的环境下进行，反应前后需要调节废水的pH值，耗费大量的酸和碱；双氧水的利用率有待提高；出水因含大量的铁离子而显示颜色，铁离子难以回收且易产生二次污染等等。因此铁离子的固定化成为Fenton技术的研究方向。 

用铁系固体催化剂代替溶液中的亚铁离子，与过氧化氢构成非均相Fenton反应体系，既可以有效地降解染料，又能克服传统均相Fenton体系的诸多缺点，是一种极具应用前景的染料废水处理技术。因而，非均相Fenton催化剂的开发是当前的研究热点。而目前所报道的大部分催化剂都不能满足工业生产的实际需求：有些催化剂催化效率低，需要很长时间才能实现降解；有些催化剂催化 

性能的发挥需要光的辅助；有些催化剂需要较高的温度才能起到催化降解作用；有些催化剂使用后难以与废水分离，回收困难。因此开发一种能在常温下能快速降解染料、易于回收、能重复利用的催化剂具有实际意义。

发明内容

为了解决上述弊端，本发明的目的是提供一种磁性金属复合氧化物催化剂，具有降解染料速度快、回收方便、可重复率高等特点。 

本发明的另一个目的是提供一种上述催化剂的制备方法。 

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种磁性金属复合氧化物催化剂，其配方如下物质组成： 

1）硝酸铈铵

2）硫酸铁

3）乙醇

4）聚乙二醇

5）其他金属载体

    在上述配方中以含铁盐和含铈盐为主要原料，掺杂其它载体（Al₂O₃），采用溶胶凝胶法合成磁性金属复合氧化物催化剂。合成得到具有磁性、稳定性好、催化效率高、易于回收的固体催化剂，用于多种染料废水的快速降解。

本发明紧密结合工业实际需求，采用简单易行的溶胶凝胶法合成新型磁性固体催化剂，代替传统的均相Fenton试剂，用于染料废水在常温下及中性环境下的高效降解。制备的催化剂具有磁性，利用催化剂的磁性实现催化剂与废液的分离，便于催化剂的回收和重复利用，从而降低染料废水的降解成本。 

所述配方中各物质的重量分别为： 

1）硝酸铈铵                    3g

2）硫酸铁                      5g

3）乙醇                        35mL

4）聚乙二醇                    7mL

5）其他金属载体                2g

    所述其他金属载体为三氧化二铝或二氧化钛的一种。

制备本发明的磁性金属复合氧化物催化剂的方法由如下步骤组成： 

１）在烧杯中按上述重量依次称量硝酸铈铵，硫酸铁，乙醇，聚乙二醇和其他金属载体；

２）将上述混合物在室温下磁力搅拌10分钟，然后浸渍1小时；

３）用氨水将上述经过浸渍的混合物调节pH至7～8；

４）将已调节pH的上述混合物放入烘箱内，调节烘箱温度80℃，陈化12小时；

５）用玻璃棒将陈化后的糊状物搅匀并放入马弗炉内，450℃下焙烧2小时；

６）取出冷却干燥，得到成品。　

本专利的特色在于：

(1)     以含铁盐、含铈盐为主要原料，再掺杂其它载体，制备复配金属复合催化剂。

(2)     改善传统的溶胶-凝胶法，简化合成路线。 

(3)     利用制备的催化剂实现废水的常温、近中性条件下的快速降解。 

(4)     制备的催化剂具有磁性，利用催化剂的磁性实现固液分离，便于催化剂的回收。 

具体实施方式