[发明专利]一种高效降解塑化剂的催化剂的制备方法及应用

说明书

本发明涉及的一种高效降解塑化剂的催化剂的制备方法，包括以下步骤：将改性剂溶液、锰的盐溶液以及氧化剂溶液相互混合，搅拌均匀后获得混合液；将上述步骤中制得的混合溶液转移到高压反应釜中，经水热处理后在室温条件下自然冷却，过滤后将沉淀洗涤、烘干、研磨并收集，即得到高效催化剂。本发明的有益效果是：使用硫酸锰作为还原剂、过硫酸盐为氧化剂、采用水热法合成二氧化锰，合成的产物结晶度高，具有十分良好的稳定性，多次循环实验后依然保持较高的反应活性，并且金属离子的析出量较少，对环境的影响较小，解决了传统催化剂循环性能较差的问题，对催化剂的实际应用的稳定性提供了保障。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术领域，更具体的，涉及一种高效降解塑化剂的催化剂的制备方法及其活化过硫酸盐降解塑化剂的应用。

背景技术

塑化剂是塑料制品中最常用的添加剂，能够大大提升塑料的各种性能，我国作为世界上最大的塑料制品生产国与消费国，在塑料的生产、使用、运输过程中，塑化剂不可避免的会流入到环境中。塑化剂主要是邻苯二甲酸酯类污染物，具有较高的疏水性和亲脂性，易与生物体相结合，对人体产生危害。使用催化剂活化过硫酸盐的高级氧化技术能够实现水中塑化剂的高效去除，目前已被广泛应用。

我国锰矿物资源丰富，且锰矿物具有热稳定性高、比表面积大、催化活性高、生物毒性小等优点，是一种新兴的环保催化剂，可以用来非均相的活化过硫酸盐。研究显示，以二氧化锰(MnO₂)为代表的多种锰矿物催化剂可以通过自由基反应(硫酸根自由基和羟基自由基)和非自由基反应(单线态氧和电子传递)实现污染物的降解。根据二氧化锰晶型及结晶度的不同，其活化机理和活化效果有着较为显著的区别。

水热法是获得二氧化锰的主要手段之一，通过改变反应物种类与反应温度、反应时间，可以获得不同晶型与结晶度的二氧化锰。不同种类的反应物通过不同反应温度可以获得多种晶型的二氧化锰，而通过改变反应时间的长短可以提高产物的结晶度。通常情况下，相同晶型的催化剂其结晶度越高，催化剂稳定性也越高，金属离子溶出减少，但催化性能可能会降低。因此，如何制备一种稳定性与催化活性兼备的催化剂是目前急需解决得关键问题。

发明内容

针对现有的技术中存在的问题，本发明提供了一种水热法制备高稳定性高效降解塑化剂的催化剂的方法，过程中使用具有强氧化性的过硫酸盐作为氧化剂氧化二价锰生成稳定的二氧化锰沉淀，并且在制备过程中引入成本低廉、可生化性高的多种有机酸类物质作为改性剂，在保证了催化剂的稳定性的同时，显著提高了催化剂催化性能。

本发明涉及的一种高效降解塑化剂的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将改性剂溶液、锰的盐溶液以及氧化剂溶液相互混合，搅拌均匀后获得混合液；

S2、将步骤S1中制得的混合溶液转移到高压反应釜中，经水热处理后在室温条件下自然冷却，过滤后将沉淀洗涤、烘干、研磨并收集，即得到高效催化剂，其中水热处理的温度为90～180℃，水热处理的时间为6～24h，烘干包括在60～100℃的环境下干燥4～12h。

进一步地，所述锰的盐溶液为硫酸锰。

进一步地，所述氧化剂为过硫酸盐。

进一步地，所述改性剂溶液为有机酸或多种有机酸的混合溶液。所述硫酸锰、过硫酸盐和有机酸类物质的摩尔比为1:1:0.1～1；所述硫酸锰水溶液的浓度为0.1～0.8mol/L，过硫酸盐水溶液的浓度为0.1～0.8mol/L，有机酸类物质水溶液的浓度为0.05～2mol/L。

进一步地，所述硫酸锰、过硫酸盐、有机酸类物质的摩尔比为1:1:0.2～0.8，硫酸锰水溶液的浓度为0.2～0.5mol/L，过硫酸盐水溶液的浓度为0.2～0.5mol/L，有机酸类物质水溶液的浓度为0.2～1.2mol/L。

进一步地，混合溶液总体积应为水热反应容器总体积的70％～90％，其中，所述反应容器优选为不锈钢外壳、聚四氟乙烯内胆的水热反应器。