[发明专利]一种以二氧化硅纤维膜负载锰锌铁尖晶石作为臭氧氧化催化剂净化工业废水的方法

说明书

本发明提供了一种以二氧化硅纤维膜负载锰锌铁尖晶石作为臭氧氧化催化剂净化工业废水的方法，属于环境污染控制工程技术领域。本发明制备的负载锰锌铁尖晶石的二氧化硅纤维膜，对油滴的附着力较低，不具有渗透性，而水滴可以通过膜迅速渗透。独特的分级多孔结构为水的输送提供了大量的微孔通道；因此，负载锰锌铁尖晶石的二氧化硅纤维膜可以有效分离油水乳液。更重要的是，纳米级的锰锌铁尖晶石颗粒在二氧化硅纳米纤维表面并非团聚生长，而实现了高浓度的均匀分布，增大了与臭氧、污染物之间的接触面积，提升了臭氧催化氧化效果。同时，原料来源广泛、价格低廉、制备方面、毒性低，具有良好的工程应用前景。

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，涉及到以锰锌铁尖晶石作为臭氧氧化催化剂处理废水的研究，特别涉及到应用于石化行业废水中油水乳液分离以及废水的臭氧氧化处理。

背景技术

高级氧化技术高级氧化技术以产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)为特点，在高温高压、电、声、光辐照、催化剂等反应条件下，使大分子难降解有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质。

臭氧氧化技术属于清洁技术，在水处理中得到较多关注，但是臭氧在水中的溶解较低、稳定性较差，因此如何提高臭氧的溶解性和利用率是研究的重点，催化氧化技术应运而生。为催化臭氧氧化技术就是寻找一个合适高效的催化剂，催化剂包括两类，均相催化剂和非均相催化剂。非均相臭氧氧化技术具有对有机污染物氧化彻底、稳定性好、催化剂可再生重复使用等优点。

尖晶石型铁氧体材料，通式为MFe₂O₄(其中M＝Mg²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Zn²⁺等)，由一种金属替代而成的铁氧体成为单组份铁氧体，由两种或者两种以上金属替代而成的铁氧体称为双组份铁氧体或多组分铁氧体。材料的特点为空隙多，立方晶胞中存在64个四面体和32个八面体，晶胞中的点棱面都是可能成为活性位点的存在。关于尖晶石型铁氧体材料用于臭氧催化氧化的报道有很多，但大多数处于研究尖晶石型铁氧体材料粉末形态的催化剂。

粉末状的催化剂虽然催化效果好，但是也存在着回收困难，容易造成二次污染等问题。我们将催化剂加载到二氧化硅纤维膜上，解决了催化剂难回收的问题并证明模型污染物在通过过滤器时就被氧化去除，这表明将这种新型催化剂用于实际应用的前景。

本发明制备

本发明制备负载锰锌铁尖晶石的二氧化硅膜作为臭氧氧化催化剂，可以完全避免催化剂难回收的问题，且可以有效分离油水乳液。纳米级的锰锌铁尖晶石颗粒在二氧化硅纳米纤维表面并非团聚生长，而实现了高浓度的均匀分布，增大了与臭氧、污染物之间的接触面积，提升了臭氧催化氧化效果。特别适合用于石化行业废水中油水乳液分离以及废水的臭氧氧化处理。

发明内容

本发明提供了一种负载锰锌铁尖晶石的二氧化硅纤维膜制备方法，并应用于臭氧氧化反应作为催化剂完成石化行业废水中乳化油滴的膜分离以及废水的臭氧氧化处理。采用二氧化硅纤维膜负载锰锌铁尖晶石的结构，一方面可以将水流中的污染物质截留在纤维膜上，达到过滤污染物的目的。另一方面，截留过滤作用使水中的污染物更好得与催化剂接触，提高了臭氧催化氧化的效果。

本发明的技术方案：

一种以二氧化硅纤维膜负载锰锌铁尖晶石作为臭氧氧化催化剂净化工业废水的方法，步骤如下：

步骤1：配制正硅酸乙酯、超纯水与草酸的混合溶液，室温下磁力搅拌10小时，其中正硅酸乙酯与超纯水的摩尔比为1：8.1，超纯水与草酸的摩尔比为1；0.0025；配制与上述混合溶液等质量的6wt％的PVA溶液，缓慢滴加到上述溶液中；然后加入质量为总混合溶液1wt％的NaCl，然后室温下磁力搅拌2小时得到均匀的前驱体溶液；