[发明专利]一种载铁分子筛型类芬顿催化剂的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境功能材料及废水处理技术领域，具体涉及一种载铁分子筛型类芬顿催化剂的制备及其预处理硝基苯废水的方法。

背景技术

医药化工企业废水大多是高浓度有毒有害废水，由于其水质的复杂性和有害性，一直是工业水处理领域难处理的废水之一，给企业节能减排造成极大压力。硝基苯类废水是比较具有代表性的行业废水，已被我国列入水中优先控制污染物黑名单。该废水具有高毒性和难生物降解性，它排放到水体中，会引起水质感官性状严重恶化，并给地表水净化过程造成困难，甚至严重危害人们的身体健康。这类废水毒性强，危害大，具有潜在致癌性，且这种化合物化学结构比较稳定，不易分解，因此可生化性差。

目前，硝基苯类污染物处理方法主要包括颗粒活性炭吸附、Fe⁰还原、高级氧化、生物降解及组合技术应用等。其中，以生成·OH为标志的高级氧化法(advanced oxidation processes，简称AOPs)中的芬顿法因其反应简单和物料经济等优点得到广泛的研究和应用。芬顿（Fenton）反应利用Fe²⁺和H₂O₂反应产生强氧化活性的羟基自由基(OH·)，能有效地去除难生物降解或一般化学氧化难以去除的芳香族化合物，反应所需试剂无毒，且价格比较低廉。但是传统的Fenton反应需将PH稳定在3左右，因此在反应前需大量酸进行酸化，在反应后中和时还将产生大量Fe(OH)₃沉淀，需增加处理设备和费用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的第一目的在于提供一种高效去除硝基苯废水的载铁分子筛型类芬顿催化剂的制备方法。

本发明的第二目的在于提供一种利用上述方法制备得到的催化剂。

本发明的第三目的在于提供一种上述催化剂在硝基苯废水处理体系的应用。

为了解决上述第一目的，本发明是通过控制3A分子筛高温焙烧温度、Na₂CO₃和FeSO₄的反应加入量、搅拌时间及干燥时间等技术参数制得3A-Fe型分子筛。具体技术方案如下：

一种3A-Fe型分子筛类芬顿催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：

1）在搅拌状态下，将Na₂CO₃粉末缓慢投加至适量2.5g/L FeSO₄溶液中，维持钠离子与铁离子的摩尔比在1：1-1：1.2之间，继续用搅拌器快速搅拌1-1.2h得到Na₂CO₃和FeSO₄混合体系；

2）3A型分子筛经400℃高温焙烧活化1h，冷却，于干燥器中储存备用，得到活化的3A型分子筛；

3）将活化后3A型分子筛投入到步骤1）中Na₂CO₃和FeSO₄混合体系中，并在室温下用搅拌器慢速以100r/min的转速持续搅拌5-6h得到混合物料；将混合物料抽滤得到沉淀物，以去离子水洗涤沉淀物2-3次，然后将洗涤后的沉淀物进行干燥，即得到所述3A-Fe型分子筛，3A-Fe型分子筛中Fe元素占11.03%的重量比。

步骤1）中，钠离子与铁离子的的摩尔比为1：1。

步骤1）中，快速搅拌1-1.2h时搅拌器的转速为500r/min。

步骤3）中，干燥温度为120℃、时间为12h。

步骤3）中，每升Na₂CO₃和FeSO₄混合体系中投加10g活化后3A型分子筛。

为了解决上述第二目的，本发明所采用的技术方案是：利用上述制备方法制备得到的类芬顿催化剂。

为了解决上述第三目的，本发明所采用的技术方案是：上述3A-Fe型分子筛类芬顿催化剂在硝基苯废水处理体系中应用。是将固态3A-Fe型载铁分子筛与过氧化氢构成非均相类芬顿催化氧化废水处理体系，处理硝基苯废水，实现硝基苯废水的高效去除与矿化。

上述应用的具体方案如下：3A载铁分子筛与H₂O₂构成类芬顿催化氧化废水处理体系，处理硝基苯废水。降解500mL浓度为600mg/L硝基苯时，3A-Fe型分子筛催化剂的加入量为0.5g，H₂O₂的加入量为3mL，反应的pH值为10，120min时硝基苯的降解率为85%以上，CODcr去除率在78.6%以上。