[发明专利]一种制备三金属硅酸盐催化剂的方法及该催化剂的应用

说明书

本发明公开了一种制备三金属硅酸盐催化剂的方法及该催化剂的应用。本发明主要是：向硅酸盐溶液中滴加稀酸调节pH值至3～6，在一定速度下搅拌1～3h，按照(铁+锰+钴)：硅＝(0.1～1):1的质量配比加入铁锰钴金属盐溶液，搅拌均匀后滴加碱溶液调节pH值至9左右，获得混合液；将混合液经超声波分散0.5～3h后在50℃～80℃下静置活化12～48h，用去离子水洗涤活化后的沉淀物至其上清液的pH和电导率不变；将洗净后的沉淀物干燥、灼烧后冷却至室温，研磨过40～80目筛，即得到黑色粉末状的三金属硅酸盐催化剂。本发明的三金属硅酸盐催化剂能高效、稳定地催化过硫酸盐降解高浓度有机废水(废液)，具有生产成本低、催化效果好、活化效率高等优点。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种三金属硅酸盐催化剂的制备及其在催化过硫酸盐降解高浓度有机废水(废液)中的应用。

背景技术

硫酸根自由基作为一种强氧化剂具有比羟基自由基更高的氧化还原电位，同时比羟基自由基更稳定，受底物影响更小，硫酸根自由基在较宽的pH范围内对有机污染物均有较好的降解效果，能氧化降解绝大部分难降解有机污染物。常见的过硫酸盐包括过一硫酸盐、过二硫酸盐，工程上常用过二硫酸盐，应用过硫酸盐的关键是如何快速高效产生硫酸根自由基。目前常用的催化过硫酸盐生成硫酸根自由基的方式有单金属(如亚铁离子、钴盐)催化，双金属(铁-镍、铁-锰、铁-铜、锰-钴)硅酸盐催化、强碱、强氧化剂及某些物理方式(如加热、紫外光辐射)作用产生。但这些催化剂在活化过硫酸盐降解高浓度有机废水中存在着催化效率低、性能不稳定、降解效果差等问题。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种制备三金属硅酸盐催化剂的方法，该方法能制备一种高效、稳定地催化过硫酸盐降解高浓度有机废水(废液)的催化剂，从而实现多种工业废水(废液)中高浓度有机污染物的高效降解。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案来实现的：

该制备三金属硅酸盐催化剂的方法，包括如下步骤：

(1)向0.1mol/L～2mol/L的硅酸盐溶液中滴加稀酸调节pH值至3～6，在一定的速度下搅拌1～3h，按照(铁+锰+钴)：硅＝(0.1～1):1的质量配比加入铁锰钴金属盐溶液，搅拌均匀后滴加碱溶液调节pH值至9左右，获得混合液；

(2)将上述混合液经频率为10KHz～100KHz超声波分散0.5～3h后在50℃～80℃下静置活化12～48h，用去离子水洗涤活化后的沉淀物至其上清液的pH和电导率不变；

(3)将上一步洗净后的沉淀物置于30℃～60℃条件下干燥1～4h，然后在300℃～800℃灼烧1h～4h；

(4)上一步的沉淀物灼烧完冷却至室温后研磨过40～80目筛，即得到黑色粉末状的三金属硅酸盐催化剂。

具体的，步骤(1)中，所加铁锰钴金属盐溶液或者是硫酸锰、硫酸铁、硫酸钴；或者是硝酸锰、硝酸铁、硝酸钴；或者是氯化锰、氯化铁、氯化钴。

具体的，步骤(1)中，铁、锰、钴三种金属元素的质量配比为1～5:1～5:0.1～2。

具体的，步骤(1)中，所述硅酸盐溶液为硅酸钠、硅酸钾和偏硅酸钠溶液中的一种。

优选地，步骤(2)中，超声波频率为10KHz～100KHz。

本发明的目的之二在于提供上述制备三金属硅酸盐催化剂的方法所制备的三金属硅酸盐催化剂的应用，即：在10℃～100℃温度条件下，向含高浓度有机污染物的废水或废液中，投加一定浓度的过硫酸盐和适量的三金属硅酸盐催化剂，反应时间控制在3h以内，然后进行固液分离，分离后的催化剂固体可通过热处理后循环利用。

具体的，所述过硫酸盐为过一硫酸盐和过二硫酸盐中的任意一种。