[发明专利]一种用于水处理的矿化垃圾负载磁性催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境污染控制新材料领域，尤其涉及一种利用矿化垃圾制备水处理材料的方法。

背景技术

芬顿（Fenton）试剂一般是指Fe²⁺和H₂O₂构成的氧化体系，由法国科学家H.J.H.Fenton于1894年发明，是一种不需要高温高压，而且设备简单的化学氧化水处理技术。早期芬顿试剂主要应用于有机分析化学和有机合成反应，1964年，Eisenhouser首次将芬顿反应作为废水处理的技术运用，并在苯酚及烷基苯废水处理实验中获得成功。传统的芬顿反应会造成铁离子流失，为解决这个问题，逐步发展起非均相芬顿反应，该反应体系通常是将催化性能最强的铁离子负载到不同的载体上，在保持其催化活性同时获得固-液分离能力、避免二次污染。非均相芬顿反应体系具有反应效率高、有效pH范围宽广以及催化剂可再生利用等优势，是一项极具发展潜力的新型高级氧化工艺。目前，多相芬顿催化剂的载体主要有活性炭、沸石分子筛、粘土等三类。活性炭相对较贵，沸石分子筛也是要通过人工合成，粘土类矿物需要看矿场含量，有些稀有矿物含量低分布地区少，需长途运输。

四氧化三铁是铁的一种氧化物，其化学式为Fe₃O₄，又称磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石，天然矿物类型为磁铁矿。铁在四氧化三铁中有两种化合价，含有Fe²⁺和Fe³⁺，X射线衍射实验表明，四氧化三铁具有反式尖晶石结构。另外，四氧化三铁还是导体，因为在磁铁矿中由于Fe²⁺与Fe³⁺在八面体位置上基本上是无序排列的，电子可在铁的两种氧化态间迅速发生转移，所以四氧化三铁固体具有优良的导电性。

磁铁矿等含铁氧化物能有效地催化氧化苯酚、染料、炸药等生物难降解有机污染物（如：矿物岩石地球化学通报，2006年25卷第4期293页）。相比于其它铁氧化物，磁铁矿的催化降解能力更强，这是由于其结构中含有大量的Fe²⁺和Fe³⁺，能较快地引发Fenton反应。此外，磁铁矿具有强磁性，在废水处理过程中可通过简易的磁选技术从分解产物中分选出来，回收方便，有利于流化床技术的应用。将磁性催化物质制备成纳米颗粒，可以增加其表面积、增强活性。但其在纳米尺度下容易团聚，影响作用效果，如果有少量纳米颗粒在磁性分离情况下未被分离，流入环境而导致纳米颗粒对环境生态的影响。

矿化垃圾是指在填埋场中填埋多年，在上海一般至少在8-10年以上，北方地区10年以上，基本达到稳定化，已可进行开采利用的垃圾。我国现有几十座卫生和准卫生城市生活垃圾填埋场和一般堆场，已填入或堆放垃圾几千万吨。当中的一些垃圾经8-10年的降解后，基本上达到了稳定化状态，因而被称为矿化垃圾。在上海市，这种矿化垃圾至少有4000万吨：老港垃圾填埋场2000万吨，市区和郊区历年来的堆场、江镇堆场等近2000万吨。北京、天津、广州等城市所堆存的矿化垃圾估计也有几千万吨。因此这些矿化垃圾的资源非常充足，而且分布广，基本每个大城市都有垃圾填埋场，经过长时间降解，有些已经可以开采，可以认为是取之不绝用之不尽的新材料。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术中芬顿反应载体的不足，提供一种用于水处理的矿化垃圾负载磁性催化剂的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种用于水处理的矿化垃圾负载磁性催化剂的制备方法包括如下步骤：

1)将三价铁盐和二价铁盐混合，其中Fe³⁺与Fe²⁺摩尔比为2：1~2:1.5加到水中，为有效地促进·OH的产生再加入二价铜盐，Cu²⁺与Fe²⁺摩尔比为1：1~1:1.5，配制成Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺总浓度为0.4~4mol/L的混合溶液，将干燥、粉碎过60~150目筛的矿化垃圾加入到溶液中，矿化垃圾与溶液的固液质量比为1：5~1：25，制成悬浊液，搅拌2~3h，置于70~80℃的恒温水浴中，搅拌下滴加1~1.5mol/L的碱溶液，用量为混合溶液体积的1/3~1/2，滴加完毕后继续搅拌3~4小时；

2)搅拌停止后，用蒸馏水清洗沉淀物3-5次，105-120℃下烘3-4小时，烘干、碾磨制得磁性矿化垃圾。.