[发明专利]负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂的合成方法、负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂的合成方法，包括焙烧：将前驱体置于500～600℃条件下焙烧1～3h，自然降温后制得氮化碳，焙烧升温速率小于10℃/min；混合：将可溶性钴化合物与氮化碳溶于水中，用碱性溶液调节溶液pH值至8～11，搅拌混合均匀；水热反应：将混合溶液置于100～150℃条件下反应4～7h，反应完后自然冷却，制得负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂。本发明还公开了负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂及其应用。本发明负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂具有降解条件普通，降解活性高，便于回收循环利用等优点。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂的合成方法、通过负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂的合成方法制备的负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂以及该负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂在水处理领域的应用。

背景技术

随着人口持续增长，经济快速发展和科学技术的不断进步，人们用水需求日益增大，同时不合理的开采也导致了各种水污染问题的产生，我国面临着资源型和污染型水资源短缺的问题，印染废水由于其色度深、水量大(我国平均每天排放量为300～400万吨)、有机毒物含量高等特点，受到了人们的广泛关注。罗丹明B作为其中一种代表性的偶氮染料，排入自然水体不仅会消耗大量溶解氧，危及水体生物的生存，进入人体也会起到致癌的作用，因此，对印染废水的处理迫在眉睫，但由于偶氮染料化学结构的稳定性及难降解性，难以通过生物方法及常规化学法将其彻底去除，因此，不断寻求更高效的污水处理技术是解决当前水污染问题的必然要求。

芬顿反应作为一种代表性的高级氧化过程，由于其产生的羟基自由基对污染物的攻击具有无选择性及降解彻底性，逐步受到了人们的青睐，但经典芬顿反应体系中存在大量游离的金属离子，并不适应于当前的实际应用，因此，如果能将活性组分固相化，并使其与污染物和H₂O₂充分接触，则能解决当前传统污水处理技术对于印染废水处理的技术瓶颈问题，更好地将芬顿催化剂技术应用到我国废水处理当中。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂的合成方法，通过该合成方法制备的负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂，以解决催化剂活性组分无法固相化的问题。

本发明的目的之二在于提供一种负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂，以解决经典芬顿反应体系中存在大量游离的金属离子、催化剂组分无法固相化、催化效率低、降解耗时长等问题。

本发明的目的之三在于提供一种负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂的应用，以解决罗丹明B排入自然水体消耗大量溶解氧、危及水体生物的生存、进入人体会起到致癌以及偶氮染料的难降解性等问题。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂的合成方法，包括以下步骤：

焙烧：将前驱体置于500～600℃条件下焙烧1～3h，自然降温后制得氮化碳，所述焙烧升温速率小于10℃/min；

混合：将可溶性钴化合物与氮化碳溶于水中，用碱性溶液调节溶液pH值至 8～11，搅拌混合均匀，其中，混合溶液中氮化碳与钴元素的物质的量之比为5～ 20:1；

水热反应：将混合溶液置于100～150℃条件下反应4～7h，反应完后自然冷却，制得负载掺杂型钴系多孔芬顿催化剂；

所述前驱体为单氰胺、二氰二胺及尿素中的一种或者几种的混合，所述碱性溶液为氨水、氢氧化钠溶液、氨水与氢氧化钠的混合溶液或者氨水与氯化铵的混合溶液。

进一步地，在焙烧步骤中，焙烧温度为550℃，焙烧时间为2h，所述焙烧升温速率为5℃/min。