[发明专利]一种Si-Fe/γ-Al2

说明书

本发明公开一种Si‑Fe/γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;催化剂及其制备方法，所述Si‑Fe/γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;催化剂首次以Si元素为助催化剂，以Fe元素为活性组分，γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;为载体；所述Si元素、Fe元素、γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;的质量比为(0.05～0.2)：1：10；所述的制备方法，包括以下步骤：S1：制备勃姆石粉体；S2：将勃姆石粉体按5～10℃/min速率升温至550～650℃，并恒温加热3～6h，制得γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉体；S3：将结构导向剂溶解于去离子水中，再加入Fe(NOsubgt;3/subgt;)subgt;3/subgt;·9Hsubgt;2/subgt;O，再滴加正硅酸四乙酯，搅拌均匀后，得混合溶液；S4：向γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;粉体中滴加S3所得混合溶液，25℃搅拌反应6～18h，得到催化剂前体；S5：80～120℃干燥催化剂前体，400～500℃焙烧3～5h后，冷却后，即得。本发明制出的Si‑Fe/γ‑Alsubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;非均相类Fenton催化剂具有高催化活性、多活性位点、可分离再生的优点，可高效去除含酚废水COD，也可有效催化氧化喹诺酮类抗生素。

技术领域

本发明属于催化剂合成领域，具体涉及一种Si-Fe/γ-Al₂O₃催化剂及其制备方法。

背景技术

含酚废水是工业生产过程中排出的含挥发酚和不挥发酚为主的废水，主要来源于焦化、炼油、石油化工、煤气发电站、塑料、树脂、绝缘材料、木材防腐、农药、化工、造纸、合成纤维等工业。含酚废水具有毒性大、难降解性等特点，当酚类化合物进入到人体中并发生相应的反应，导致细胞变性或细胞失活，甚至造成组织蛋白的凝固。长期饮用被酚污染的水可引起慢性积累性中毒，即使饮用水中的酚浓度只有0.002mg/L，也会危害人体健康。酚类化合物对水生生物、农作物也具有毒杀作用，例如：当河流湖泊中的酚浓度达到0.1～0.2mg/L时，鱼虾即有臭味，不能食用；当酚浓度增加到1mg/L，会影响鱼类产卵；当浓度增加到6.5～9.3mg/L时，鱼类就会大量死亡；当使用酚浓度超过100mg/L的水源灌溉田地庄稼，会导致农作物大幅减产甚至枯死。因此，如何高效、简便地治理高毒性、难以降解的含酚废水，实现可持续发展，对于环境保护具有重要意义。

目前，类Fenton氧化法是一种较有应用前景的用于含酚废水处理的方法，Fenton及类Fenton氧化法利用Fe²⁺、Fe³⁺、Fe₂O₃、Fe₃O₄或其他过渡金属离子(如Co³⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ag⁺、Mn²⁺、Ni²⁺)中的一种或两种与H₂O₂组成的氧化体系对酚类物质进行催化氧化，相比于均相类Fenton催化剂，利用金属活性组分负载在多孔材料的非均相类Fenton催化剂在处理废水后，易于分离回收，可循环再生利用，但是，由于传统的非均相类Fenton催化剂为固体形态，仅表面与反应物接触，因此，提供的活性位点较少，催化活性也较低，难以快速高效氧化降解酚类污染物。

基于以上所述，本发明首次以Si元素为助催化剂，以Fe元素为活性组分，以γ-Al₂O₃为载体，制备出Si-Fe/γ-Al₂O₃非均相类Fenton催化剂，具有高催化活性、多活性位点、易于分离、可循环再生的优点，可高效去除含酚废水COD，同时对喹诺酮类抗生素等难降解废水也具有良好的催化氧化效果，有效地降低废水处理成本，有利于可持续发展，其作用机理为：