[发明专利]锰氧化物复合聚苯胺材料及制备与硫化物选择性催化氧化

说明书

本发明涉及一种锰氧化物复合聚苯胺材料及制备与硫化物选择性催化氧化，属于催化技术领域。本发明在高锰酸钾溶液中加入聚苯胺固体，常温下搅拌反应24小时后，高锰酸钾被聚苯胺上的还原性基团还原为锰氧化物，锰氧化物负载在聚苯胺上，将溶液离心分离、洗涤、干燥即得到锰氧化物复合聚苯胺材料。该制备方法原料成本低、制备工艺简单易操作；制备得到的材料具有良好的反应活性，锰氧化物复合聚苯胺后的材料对含硫废水的去除速率显著提升，并且能够选择性催化氧化硫化物到单质硫，实现资源回收利用。本发明中的锰氧化物复合聚苯胺材料具有良好的适用性和稳定性。在涵盖了大多数含硫废水的pH值的范围内都可达到较好的去除效果。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，更具体地，涉及一种锰氧化物复合聚苯胺材料及制备与硫化物选择性催化氧化。

背景技术

在化工生产及皮革制造等相关行业的生产废水中富含硫化物，这些含硫废水给人类的生命健康造成严重的危害。近年来，研究高效经济的含硫废水治理技术成为关注的焦点。目前制革废水中硫离子的去除常采用的方法有酸化吸收法、化学絮凝法和化学氧化法。其中酸化吸收法对所用反应器的密封性和抗腐蚀性要求较高，操作复杂。化学絮凝法中沉淀剂用量较大，易产生大量污泥。化学氧化法中以硫酸锰为催化剂，催化空气氧化硫化物的脱硫方式具有条件温和、去除率高等优点，但均相硫酸锰在处理过程中会产生大量污泥，无法回收利用，且重金属锰离子会对水体造成二次污染。

金属及其氧化物等非均相负载型催化剂被广泛应用于有机废水的处理，但鲜有用于处理制革含硫废水行业。例如：MnO₂/γ-Al₂O₃用于催化氧化含硫废水，氧化锰负载在凹凸棒土上作为吸附材料处理硫化钠。然而，以上涉及的催化剂制备过程繁琐，反应温度相对较高，反应时间过长，且处理产物中单质硫选择性低，无法实现单质硫有效回收利用。因此，更加高效、环保、低成本的催化剂制备方法丞待开发。

发明内容

本发明解决了现有技术中催化氧化含硫废水的催化剂制备过程繁琐，反应温度相对较高，反应时间过长，且处理产物中单质硫选择性低，无法实现单质硫有效回收利用。本发明针对现有技术的缺陷及改进需求，提供一种锰氧化物复合聚苯胺材料的制备及其应用，即由高锰酸钾氧化聚苯胺制备得到锰氧化物复合聚苯胺材料(Mn_xO_y-PANI催化剂)，本发明制备的Mn_xO_y-PANI复合催化剂，以氧气为氧化剂，应用于硫化物的催化氧化反应，催化剂制作方法简单，成本低廉，具有良好的催化活性且能选择性氧化硫化物生成单质硫，实现资源化回收利用。

根据本发明第一方面，提供了一种锰氧化物复合聚苯胺材料的制备方法，将聚苯胺加入高锰酸钾水溶液中，所述高锰酸钾被聚苯胺上的还原性基团还原，以锰氧化物的形式负载在聚苯胺上，得到锰氧化物复合聚苯胺材料。

优选地，所述高锰酸钾水溶液的浓度为1.0～10.0mM。

优选地，所述聚苯胺的投加浓度为0.1～10.0g/L。

根据本发明另一方面，提供了任一所述方法制备得到的锰氧化物复合聚苯胺材料。

根据本发明另一方面，提供了所述的锰氧化物复合聚苯胺材料用于催化硫化物转化为单质硫的应用。

优选地，所述应用具体为：将所述锰氧化物复合聚苯胺材料投加至含有硫化物的废水中，以所述锰氧化物复合聚苯胺材料作为催化剂，以废水中溶解的氧气为氧化剂，催化氧化硫化物转化为单质硫。

优选地，所述含有硫化物的废水中作为催化剂的锰氧化物复合聚苯胺材料的浓度为0.05g/L～0.4g/L。

优选地，含有硫化物的废水中硫化物的浓度为50～100mg/L。

优选地，所述硫化物为硫化钠或硫化钾。

优选地，所述含有硫化物的废水的pH值为8-11。