[发明专利]一种铁钴类芬顿催化剂的制备方法及其产品和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别是涉及一种铁钴类芬顿催化剂及其制备方法及其产品和应用。

背景技术

近年来，随着城市生活废水得到有效治理，工业废水处理成为水治理的首要问题，其中难降解工业废水是业内公认的废水处理难题。随着我国化学工业的快速发展，各种新型的化工产品被应用到各行各业，特别是制药、化工、印染等重污染工业废水中有机污染物浓度高、结构稳定、可生化性差，常规工艺难以实现达标排放，且其处理成本高，给企业节能减排带来极大压力，也给水环境造成了严重的污染。因此，研究一种高效的处理工业废水技术，以提高废水COD_Cr去除率，达到出水排放标准甚至是废水资源化是十分必要的。

自1894年以来，芬顿反应对降解废水中许多持久性有毒有机污染物效果显著，开始在有机废水处理方面备受国内外关注。传统芬顿技术是利用Fe²⁺和H₂O₂反应生成氧化性极高的·OH的催化反应，·OH可以将废水中有毒有机物彻底降解成CO₂、H₂O和有机盐等物质。与此同时，传统芬顿技术存在pH限制、产物产生二次污染、H₂O₂利用率低等缺点。随着研究的进一步深入以及技术方面的发展，在常规芬顿法的基础上开发出许多类芬顿技术，如改性-芬顿法、光-芬顿法、电-芬顿法、超声-芬顿法、微波-芬顿法、零价铁-芬顿法等，研究中发现这些类芬顿技术可以有针对性地克服常规芬顿法存在的一些问题，可以降低铁源和双氧水的用量，达到更有效、更经济的处理效果，但将紫外光、微波、超声波等引入的类芬顿具有能耗大，成本高的缺点。所以在类芬顿反应过程中，如何解决减少铁源和双氧水的投加量的同时提高反应速率和处理效果，减少能量消耗以及降低成本显得尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是研究提供一种反应快速、处理效率较高、适用性较广的水处理剂，即铁钴类芬顿催化剂及其制备方法。

本发明还提供了所述铁钴类芬顿催化剂在工业废水预处理和深度处理中的应用。

一种铁钴类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：以FeCl₂·4H₂O、CoCl₂·6H₂O为反应前驱物，KBH₄为反应还原剂，PVP为表面保护剂，利用液相还原法制备，最后经陈化、抽滤、洗涤、真空干燥得产品。

本发明所述的铁钴类芬顿催化剂的制备方法，包括如下步骤：

分别配制Fe²⁺和Co²⁺摩尔浓度为1:1～10:1的FeCl₂·4H₂O和CoCl₂·6H₂O水溶液，加入浓度为5g/L的表面保护剂PVP2～10ml，得到混合溶液I；取100ml去离子水，用NaOH调至pH=11.0～12.0，加入1～5g KBH₄配成混合溶液II，并将其滴加到混合溶液I中；控制反应温度50±5℃，蠕动泵15～50r/min控制滴速，同时机械搅拌机400-900r/min控制搅拌速度，有黑色沉淀生成；待KBH₄和NaOH的混合水溶液滴加完毕，继续搅拌10～40min，陈化0.5～2h，经抽滤、洗涤、真空干燥得产物Fe-Co合金，即产品。

采用本发明所述方法制备得到的产品，即铁钴类芬顿催化剂。

根据本发明所述的铁钴类芬顿催化剂在处理工业废水中的应用。

本发明所述的应用，其中，一种工业废水的处理方法，包括如下步骤：

（1）取待处理的废水水样，调节水样pH值至2.0±0.1；

（2）向废水水样中加入含量为30%的H₂O₂溶液，再加入铁钴类芬顿催化剂，得到混合液；

（3）将所述混合液充分反应，控制搅拌速度200～400r/min，反应时间5～20min，控制反应过程中pH值范围为2.0±0.5；

（4）调节反应后的所述混合液的pH值大于等于10.0，50℃水浴加热1h；

（5）再次调节混合液pH=7.0，静置沉淀，上清液即为处理后出水。