[发明专利]一种制备硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂的方法和应用在审

专利信息
申请号: 201910025851.4 申请日: 2019-01-09
公开(公告)号: CN109847764A 公开(公告)日: 2019-06-07
发明(设计)人: 孟令辉;陈昌举;姚忠平;王建康;夏琦兴;李东琦;姜兆华 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: B01J27/043 分类号: B01J27/043;B01J37/34;C02F1/72;C02F101/34
代理公司: 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109 代理人: 岳泉清
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 类Fenton催化剂 铁氧化物膜 硫改性 制备 钛合金 苯酚 等离子体电解氧化 应用 表面预处理 催化活性 多次循环 分离回收 降解效率 中性体系 中性条件 电解液 对苯酚 降解 废水
【说明书】:

一种制备硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂的方法和应用,它涉及一种制备类Fenton催化剂的方法和应用。本发明的目的是要解决现有传统类Fenton催化剂分离回收复杂和在近中性条件下催化活性低的缺点。方法:一、钛合金表面预处理;二、制备电解液;三、等离子体电解氧化反应,在钛合金表面得到硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂。硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂用于处理含有苯酚的废水。本发明制备的硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂在中性体系下3min内对苯酚的降解效率可达99%以上,且可以多次循环利用。本发明制备硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂适用于降解苯酚。

技术领域

本发明涉及一种制备类Fenton催化剂的方法和应用。

背景技术

酚类化合物广泛应用于石油化工、纺织、染料、医药等行业,导致工业废水中残留了大量的苯酚及其衍生物,这些含酚废水流入水环境后对地表水、地下水都会造成严重的污染,给环境和人类带来极大危害。苯酚是酚类化合物中最基本也是最常用的一种小分子有机物,含苯酚废水具有持久性、难生物降解性、高毒性等特点,采用传统的水处理技术如吸附、化学混凝沉淀、膜过滤、化学氧化、生物处理等很难将去彻底去除。Fenton氧化技术利用Fe2+和H2O2反应产生强氧化性轻基自由基(·OH),可将苯酚氧化降解为无毒或低毒的有机小分子酸,进而将其矿化为CO2和H2O,该技术在处理废水中残留的苯酚及其它持久性有机污染物领域有着广泛的应用前景。

异相类Fenton催化剂的发展解决了传统均相Fenton催化剂存在的pH适用范围窄、产生铁泥污染以及难以循环利用等问题,膜层型类Fenton催化剂的出现进一步解决了粉体型类Fenton催化剂分离回收困难的缺点。针对膜层型类Fenton催化剂存在的中性条件下活性低、处理耗时长的缺陷,经掺硫改性后,可大大提高类Fenton催化剂在中性条件下的催化活性,缩短污染物处理时间。着归因于,其一,含硫基团作为一类富电子基团,可促进Fenton链反应中Fe3+向Fe2+转变;其二,含硫基团可赋予催化剂表面固体酸性质,促进类Fenton链反应的进行。

等离子体电解氧化法是一种高效制备膜层的方法,具有环境友好、成本低廉的优点,所得膜层结合力高、拥有复杂的孔道结构,具有较大的比表面积,即有利于液相传质及良好的耐冲刷特性,也能为催化反应提供更多潜在活性位点,因而在制备膜层催化剂领域引起了研究者的广泛关注。采用等离子体电解氧化法制备类Fenton催化剂膜层时,加入磷酸盐可以促进膜层生长,提高膜层的力学性能。但由于磷酸盐与铁离子之间过强的结合力,使得铁离子不易暴露出来参与类Fenton反应,造成铁离子中毒失去活性,这使得膜层的类Fenton催化活性大大降低。目前,尽管一些研究者采用等离子体电解氧化物制备出了类Fenton催化剂,但所能查阅到的制备工艺要么直接采用磷酸盐为主盐体系,要么使用磷酸盐为添加剂,降低了等离子体电解氧化物法用于制备膜层类Fenton催化剂领域的应用价值。

发明内容

本发明的目的是要解决现有传统类Fenton催化剂分离回收复杂和在近中性条件下催化活性低的缺点,而提供一种制备硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂的方法和应用。

一种制备硫改性铁氧化物膜层类Fenton催化剂的方法,是按以下步骤完成的:

一、钛合金表面预处理:

依次使用500#砂纸、1000#砂纸和2000#砂纸对钛合金的表面进行打磨至钛合金表面为镜面;使用去离子水冲洗钛合金的表面3次~5次,然后使用吹风机吹干,得到表面光亮的钛合金;

二、制备电解液:

将硅酸钠加入到去离子水中,搅拌至硅酸钠完全溶解,再加入铁氰化钾,继续搅拌至铁氰化钾完全溶解,最后加入硫代硫酸钠,搅拌至硫代硫酸钠完全溶解,得到电解液;

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