[发明专利]一种改性零价铁液体催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种改性零价铁液体催化剂的制备方法及应用，制备方法包括如下操作步骤：在反应器中加入水，使用乙酸‑乙酸钠缓冲液调节pH＝5～6；通入氮气，使溶液成缺氧状态；加入铁粉，充分搅拌；然后加入硫化钠，缺氧状态下充分搅拌12～24h，制备改性硫化零价铁液体催化剂。本发明制得的液体催化剂在处理有机废水时，与过氧化氢共同使用，对过氧化氢可产生很好的催化效果，本发明方法具有能耗少、操作简便、成本低和催化活性好的优点，对有机废水有较高的处理效率，易实现大规模推广应用。

技术领域

本发明涉及环境污染与修复领域，特别涉及一种改性零价铁液体催化剂的制备方法及应用。

背景技术

近年来，水环境正遭受着前所未有的严重污染。在所有废水中，有机废水己成为不可忽视的污染水体，如氯酚类工业废水、有机氯类农业废水、印染类有机废水、以及三氯乙烯污染的地下水等。废水含有的有机污染物大多具有“致癌、致畸、致突变”的三致效应，对生态环境以及人类健康造成极大威胁。寻找一种可以稳定高效地处理有机废水的污染控制技术，具有重要的科学意义和应用价值。

目前处理有机污染物的方法主要有生化法、吸附法、膜处理法、高级氧化技术等。在高级氧化的众多催化剂中，零价铁由于廉价易得、还原性强、储量丰富、无毒害等特性自上世纪80年代以来受到越来越多的关注。零价铁去除水体污染物的作用主要有还原作用、氧化作用、絮凝吸附作用以及微电解作用。虽然零价铁能有效地催化过氧化氢降解水体中的有机污染物，但其仍然存在一定的缺陷。零价铁易钝化，表面普遍存在一层致密的氧化膜，这层氧化膜会阻碍零价铁与过氧化氢反应，降低催化活性。另外，零价铁的选择性差、适用的pH范围小，其催化过氧化氢降解有机物也不是很彻底。

将零价铁进行硫化改性以提高其反应性能是目前的研究热点。硫化改性零价铁就是在零价铁表面修饰一些含硫化合物，形成疏水性较高的硫铁化物如四方硫铁矿和黄铁矿，其对有机污染物具有更高的亲和力。且硫铁化物具有半导体性质，能够有效地把零价铁的电子传递给过氧化氢，使其产生羟基自由基，进而加速有机污染物的降解。硫化改性的主要方法有硫化物法、连二亚硫酸盐法、硫代硫酸盐法以及单质硫球磨法等。目前实验室在制备硫化零价铁悬浮液后，大多是将其抽滤并冷冻干燥后待用。在工程应用中，用液相法制备硫化零价铁时，抽滤液体的能耗高、耗时长，且在抽滤过程中材料极易形成氧化膜而影响材料的催化性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一改性零价铁液体催化剂的制备方法及应用，以达到制备液体催化剂，工艺简单，无需抽滤干燥，防止在催化剂表面形成氧化膜，提高催化效果的目的。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种改性零价铁液体催化剂的制备方法，包括如下操作步骤：

1)在反应器中加入水，使用乙酸-乙酸钠缓冲液调节pH＝5～6；

2)将步骤1)的混合液通入氮气，使溶液成缺氧状态；

3)将步骤2)的混合液中加入铁粉，充分搅拌；

4)将步骤3)的混合液中加入硫化钠，缺氧状态下充分搅拌12～24h，制备改性硫化零价铁液体催化剂。

上述方案中，所述混合液中，硫化钠与铁粉的摩尔比为0.028～0.112。

上述方案中，所述步骤2)中，通入氮气为30～40min。

上述方案中，所述乙酸-乙酸钠缓冲液、铁粉与硫化钠均为工业纯级别。

一种改性零价铁液体催化剂的应用，所述催化剂在处理有机废水时，与过氧化氢共同使用，对过氧化氢可产生很好的催化效果。

进一步的技术方案中，硫化零价铁液体催化剂的加入量为有机废水体积的0.6～1.2％，过氧化氢溶液的加入量为有机废水体积的1％。