[发明专利]一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂制备领域，具体涉及一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂的制备方法。

背景技术

芬顿试剂(Fenton′s reagent)是指过氧化氢与亚铁离子组成的氧化体系。在含有亚铁离子的酸性溶液中投加过氧化氢，过氧化氢在亚铁离子的催化作用下产生活泼的羟基自由基(OH^·)。同其它氧化剂相比，羟基自由基具有较高的标准氧化还原电极电位(E°＝2.80V)，这是芬顿试剂具有较强氧化性的理论依据。

目前，芬顿试剂氧化法作为一种高级氧化法，在含有酚类、芳胺类、农药类及核废料等难降解有机物工业废水的处理中得到了广泛的应用。该方法的具体工艺过程是将废水调整为酸性；在室温、搅拌条件下，按着芬顿试剂氧化反应需要的过氧化氢与亚铁离子物质量的比值要求，一次加入可溶的亚铁盐，文献报道中，使用较多的亚铁盐是含七个结晶水的硫酸亚铁(FeSO₄·7H₂O)；待亚铁盐完全溶解后，将过氧化氢加入，控制反应时间，直至废水中难降解有机物被氧化分解；完成反应的溶液还呈酸性，将其调整为碱性，此时溶液中的亚铁离子、铁离子会以氢氧化物沉淀形式析出；过滤后，滤液可回用或排放，滤饼为废渣，需进一步地处理、处置。

由于采用的是可溶性的亚铁盐作为催化剂，因此，也将此氧化法称为均相芬顿试剂氧化法。此法在使用中存在如下缺点：①过滤后得到的滤饼，主要成分是亚铁离子和铁离子的氢氧化物的混合物，其中不可避免地还夹带有一定量的其他污染物，难以进一步处理、处置，易造成二次污染。②作为催化剂使用的可溶性亚铁盐，参与一次氧化反应之后就以滤饼的形式废弃，无法循环使用，不仅浪费资源，也增加了废水处理成本。③溶液中析出的亚铁离子和铁离子的氢氧化物，颗粒小，沉降速度慢；形成的滤饼层致密，孔隙小，难以过滤分离，增加了工艺操作难度。鉴于此，急需研究、开发一种新的芬顿试剂氧化催化剂，使其在使用中，不产生二次污染，提高资源利用率，降低废水处理成本，减轻工艺操作难度，让芬顿试剂氧化法成为真正的绿色环保处理技术。

发明内容

提供一种用于非均相芬顿试剂氧化过程中不产生二次污染、可循环使用、工艺简单、废水处理成本低的催化剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施达到：

一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂的制备方法，其步骤如下：

(A)将活性炭加入酸溶液中，浸泡后分离出活性炭；

(B)将过滤分离出的活性炭用水清洗，干燥；

(C)将步骤(B)得到的活性炭加入硫酸亚铁溶液中，溶液中的亚铁离子在活性炭表面进行负载反应，分离出负载后的活性炭；

(D)将负载后的活性炭用碱液清洗，干燥。

本发明步骤(A)中浸泡活性炭所用的酸为无机酸，优选硝酸、硫酸、盐酸或磷酸，最优选硫酸。前述无机酸配制成稀酸水溶液，其质量分数为30～50％，优选35～45％，最优选40％。稀酸溶液的用量为3～5mL/g活性炭，优选4mL/g活性炭。浸泡温度为20℃～30℃，优选室温。浸泡时间为20～30小时，优选22～26小时，最优选24小时。浸泡过程中进行搅拌，搅拌速度一般控制在50～300转/分。浸泡后的分离可采用过滤、离心等手段进行。

本发明步骤(B)中将过滤分离出的活性炭用水清洗，一般用水清洗至洗涤液(即洗后的排水)的pH值为5～6。清洗后的干燥可采用烘干的方式，如在温度为105℃的烘箱中干燥2小时。

步骤(C)中，先配制硫酸亚铁溶液，可用七水硫酸亚铁进行配制。硫酸亚铁溶液的质量浓度为5％～10％，优选6％～9％，最优选8％。硫酸亚铁溶液的用量为1～3mL/g活性炭，优选为2mL/g活性炭。负载反应一般在搅拌下进行。负载反应的温度为20℃～30℃，优选室温。负载反应时间为20～30小时，优选22～26小时，最优选24小时。

步骤(D)中将负载后的活性炭用碱液清洗，所采用的碱液可以为质量含量为5～15％的氢氧化钠水溶液，其质量含量进一步优选为10％。负载后的活性炭用碱液清洗至洗涤液(即用碱液清洗后的排水)的pH值为5～6时停止清洗。清洗后的干燥可采用烘干的方式，如在温度为105℃的烘箱中干燥2小时。

本发明还公开了一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂，该催化剂由包括上述A、B、C和D步骤的方法制备得到。