[发明专利]一种制备介孔硫修饰四氧化三铁/碳纳米管复合物的方法及应用

说明书

本发明公开了一种制备介孔硫修饰四氧化三铁/碳纳米管复合物的方法及其在水处理中的应用，包括如下步骤：将0.1 g碳纳米管分散在50 ml去离子水中超声波细胞破碎器处理3 h，之后将0.02 mol乙二酸加入到上述溶液，磁力搅拌下加热到50℃；将5.56 g FeSO₄·7H₂O和2.48 g Na₂S₂O₃·5H₂O混合溶解在50 mL去离子水中，将混合溶液逐滴滴加到上述含有碳纳米管的溶液中，形成黄色沉淀；将反应物转移到冷浴锅中降温到室温，悬浮物用真空过滤器过滤，然后70℃干燥，得到的黄色粉末在氮气保护下300℃煅烧1h，升温速率为4℃ min^‑1；最终产物被研磨成粉备用。本发明制备的催化剂具有优异的催化性能，在很短时间内实现污染物的去除，能够适应更宽的pH范和好的重复使用性，有望用于难去除污染物的降解。

技术领域

本发明涉及一种制备介孔硫修饰四氧化三铁/碳纳米管复合物的方法及其在水处理中的应用，属于环境保护中的水处理领域。

背景技术

随着工业的发展，为了满足人们日益增长的物质需求，工业生产中产生大量废水，对这些废水去除的有关研究相对滞后，引发企业与社会的担忧。解决这一问题的突破口在于依靠科学的力量，强化水污染的预防与治理，进一步提高水资源的利用率。新时期水污染呈现出成分复杂，难处理等特点，对去除方法的要求越来越严格。因此，有必要开发快速高效、成本低廉、运行维护简单的去除技术，来应对这一问题。

高级氧化技术（AOPs）因其印象深刻的高效性，被广泛应用于去除污染物中，尤其是去除难降解污染物。芬顿技术作为高级氧化技术的一种，因其操作简单、反应条件温和、成本低廉、环境友好等特性，被广泛应用于去除各种污染物中。然而，其窄的pH值工作范围，严重的铁浸出带来的二次污染等缺点，制约着它的大范围应用。类芬顿技术被认为可以有效改善传统芬顿的这些不足，因而代替传统芬顿技术被广泛应用于降解污染物中。

在类芬顿技术中，催化剂的制备与选取尤为关键。四氧化三铁具有优异的磁回收性，受到了广泛关注。研究对四氧化三铁改性的报道很多，这其中载体材料的选取对催化性能有很大的影响。碳纳米管因其高比表面积、优异的机械强度、疏水性表面和高的导电性特征被认为是合适的载体材料。此外，经碳材料修饰后能明显改善磁性微球团聚引起的催化活性失活。最近，掺入杂元素到催化剂中被认为可以提升催化性能。硫元素的掺杂已经展现出它在改进催化性能上的潜力，这可能是硫的引入在催化剂附近创造了酸性微环境，有利于双氧水的分解和羟基自由基的产生。

因此，介孔硫和碳纳米管共修饰的复合材料有望实现催化剂催化性能的协同增强，得以快速高效降解污染物。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备介孔硫修饰四氧化三铁/碳纳米管复合物的方法及其在水处理中的应用，可实现在较短时间、更广泛的PH范围内对水生系统中难生物降解有机污染物的高效降解。

本发明提供一种制备介孔硫修饰四氧化三铁/碳纳米管复合物的方法，包括如下步骤：

（1）将0.1 g碳纳米管分散于50 ml去离子水中，用超声波细胞破碎器超声处理3 h,待用。

（2）取0.02 mol乙二酸加入到步骤（1）中的分散液，并将混合物磁力搅拌下加热到50℃，待用。

（3）将5.56 g FeSO₄·7H₂O和2.48 g Na₂S₂O₃·5H₂O混合溶解在50 ml去离子水中，待用。

（4）将步骤（3）中含亚铁的溶液逐滴加入到步骤（2）的分散液，形成黄色沉淀。