[发明专利]一种磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以催化降解污水中难降解有机物的催化剂，尤其是在处理污水后不产生污泥，而且能够在使用后容易的从水相中回收利用的一种磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

水环境保护是当前人类社会广泛关注的一个问题，随着我国国民经济的快速发展，高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了严重的威胁。水资源保护与有效利用成为我国实现生态文明建设的基本保障，开发污废水的妥善处理技术和污水回用技术也是水资源保护和有效利用的关键。污水处理的方法包括物理法、化学法、物理化学法、生物法。化学法中的高级氧化技术可直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有反应速度快、处理完全、无公害、适用范围广等优点，成为治理污废水的可行技术之一。具有很好的应用前景。在众多高级氧化工艺中芬顿技术相对成熟，均相芬顿催化剂具有与溶液的混合均匀、催化效果好和反应迅速等优点,但是均相芬顿催化剂不易于回收，投加的铁盐随水流出，提高出水的色度，影响出水效果，投加量较大还会产生大量的铁污泥，增加处置运行费用。现在急需一种可以更好氧化污水中的有机物，而且可以回收再利用的芬顿催化剂。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的均相催化剂在使用时产生大量污泥和使用后不容易从水相中分离重复利用的缺陷，提供一种磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂及其制备方法及其在有机废水处理中的应用，该磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂在处理污水时不产生污泥，而且能够在使用后通过磁分离容易的从水相中回收利用。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

该磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂，所述催化剂由下列重量份的原料制成：

活性炭       1-10g

钕铁硼粉末   1-10g

硫酸亚铁     10-100ml

所述催化剂各原料最优的重量份是：

活性炭       5 g

钕铁硼粉末   5 g

硫酸亚铁     50ml

磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂的制备方法，包括下面步骤：

（1）将活性炭用5～10%HNO₃溶液浸渍24h后过滤，用去离子水洗至中性，放入烘箱中，在40～50℃条件下干燥；

（2）将步骤（1）处理过的活性炭1-10g加到烧杯中，向烧杯中加1-3ml去离子水使催化剂被润湿，将润湿的催化剂加入到抽滤瓶中，抽90～95Kpa负压10min；

（3）保持负压状态，将1～10g钕铁硼粉末，喷涂到润湿的活性炭上，摇匀2min后，迅速打开阀门使抽滤瓶内外的压力平衡，超声波清洗5min，放入烘箱中，在40～50℃条件下干燥24h；

（4）将经过步骤（3）处理得到的活性炭放入500ml抽滤瓶中，抽90～95Kpa负压5min后，向抽滤瓶中加1mol/LFeSO₄溶液10-100ml，保持负压状态摇匀20min，在40～50℃条件下干燥4h，得到磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂。

由上面所述的方法制备的磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂在有机工业废水领域上的应用。

本发明的有益效果是：

1、磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂制备方法简单易行，在室温条件下即可处理印染废水。可以在有效的降解污水中难降解有机物的同时，容易的将使用后的催化剂通过磁分离的方式回收重复利用。

2、磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂制备以钕铁硼、硫酸亚铁和活性炭为原料，

磁性钕铁硼粉末负载到活性炭上使催化剂具有磁性，使得催化剂在反应后可通过磁分离的方式分离处理回收利用。催化剂的稳定性好，催化活性高，不需加热大大节省了能源。

3、实验1：使用本催化剂处理模拟染料废水（甲基橙溶液）

                 反应目标溶液体积：200mL

反应目标溶液：模拟染料废水（甲基橙溶液），

甲基橙溶液浓度为：20mg/L

反应条件为：

室温条件下

pH为3.0

过氧化氢初始浓度为0.6mmol/L

处理效果如表1所示，磁性钕铁硼活性炭芬顿催化剂重复利用效果如表2所示。

表1 实施例1处理模拟染料废水（甲基橙溶液）不同催化剂投加量的效果