[发明专利]一种高效非均相类芬顿催化剂MnFe2

说明书

本发明公开了一种高效非均相类芬顿催化剂MnFe₂O₄/SiO₂的制备方法，称取Fe(NO₃)₃·9H₂O和Mn(NO₃)₃·4H₂O超声溶解于乙二醇中，再加入CH₃COONa和介孔SiO₂空心球，室温下搅拌，使其充分溶解，将混合液在150‑200℃的条件下加热24‑30h，冷却至室温后，磁分离得到的固体，经洗涤、真空干燥，得双层空心结构的非均相类芬顿催化剂MnFe₂O₄/SiO₂。本发明方法过程简单，条件温和，成本低廉，所得催化剂可作为非均相类芬顿催化剂高效降解染料等有机污染物。反应后的催化剂通过外加磁场回收，解决了催化剂分离困难及产生大量化学污泥的问题，同时回收后的催化剂无需经过清洗即可再次使用，且稳定性好，具有较大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种高效非均相类芬顿催化剂MnFe₂O₄/SiO₂的制备方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

近年来，随着工业(尤其是农药、染料、石油化工等化工行业)的迅速发展，水污染问题日趋严重，已严重危及到人类的健康与生存环境。其中，染料废水色度高、浓度高、难降解，且大多含有苯环、胺基、偶氮基团等致癌、致畸、致突变物质，危害极大，已成为当前最主要的水体污染源之一。

作为一种高级氧化技术，芬顿法可以生成具有非选择性和高反应活性的羟基自由基 (·OH)，反应迅速高效，设备要求低，操作简便，因而广泛应用于污水处理领域。但是，传统的均相芬顿体系存在pH使用范围窄，催化剂回收困难，且伴随有大量含铁污泥产生等弊端。

为了克服上述问题，非均相类芬顿技术逐渐成为研究热点。与均相芬顿试剂相比，非均相类芬顿催化剂具有降解效率高、可重复使用性好、pH工作范围宽，不易造成二次污染等优点。在现有各种非均相类芬顿催化剂中，MnFe₂O₄纳米材料因其良好的磁性能和催化性能而引起了广泛关注，但其在制备和使用过程中容易发生团聚，从而会降低催化活性。近年来，SiO₂因其具有较大的比表面积、稳定的化学性质及良好的吸附能力等而备受青睐。将SiO₂与MnFe₂O₄进行复合，既能减少铁酸锰粒子的团聚，又能增大比表面积，从而提高类芬顿反应的效率。

中国专利CN 108187733 A公开了一种基于Fe-Beta分子筛的非均相类芬顿催化剂处理染料废水的方法，但反应中所使用的Fe-Beta分子筛经离心、活化后，可再次作为催化剂使用。且在实施例中，用催化剂处理染料时，需用1mol/L的HCl溶液调节溶液 pH至3.0，并且要在70-90℃的温度下反应，且大多数脱色率并不高，染料脱色率高的实施例反应条件较为苛刻。

经检索可知，尚未发现采用溶剂热法制得具有双层空心结构的MnFe₂O₄/SiO₂材料及其在芬顿催化降解染料废水方面的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高效非均相类芬顿催化剂MnFe₂O₄/SiO₂的制备方法，该方法制备的催化剂降解性能好，易于回收，重复利用率高。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种高效非均相类芬顿催化剂MnFe₂O₄/SiO₂的制备方法，包括如下步骤：