[发明专利]一种磁性OMS-2催化剂及其降解有机污染物的应用

说明书

技术领域

本发明属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种磁性OMS-2催化剂及其降解有机污染物的应用。

背景技术

环境水资源的保护是当前全球关注的一个焦点，随着现代经济的高速发展，高浓度的有机废水对我们宝贵的水资源造成了威胁。高级氧化技术是近年来备受人们关注的印染废水处理技术，因其可以在反应过程中产生具有强氧化性的羟基自由基(·OH)，·OH与各种有机污染物发生氧化反应，直至将其降解为无害物或易于生物降解的中间产物。近年来，基于硫酸根自由基(SO₄^－·)的高级氧化法降解废水中难降解有机物的研究开始发展起来。过硫酸盐因其氧化性强、室温下稳定性高、水溶性好等优点得到了很大关注。

活化过硫酸盐的方法有很多种，包括高温热解、过渡金属离子、光辐射、零价铁、活性炭、微波等方法，如发明专利CN102531144A利用过氧化氢和过硫酸钠在降解有机污染物的过程中的协同作用来有效处理难生化的有机废水，专利CN102583692B利用非均相铜氧化物催化过硫酸盐产生硫酸自由基来处理水中的有机污染物，而专利CN102247891A则是将二价锰离子与络合剂复合负载在活性炭上，催化过硫酸盐产生高活性五价锰用于水处理。发明专利“一种OMS-2活化过硫酸盐降解有机废水的方法”(CN201410242408.X)，则是利用OMS-2具有混合价态的锰离子(Mn²⁺、Mn³⁺和Mn⁴⁺)和大量敞开的层间和孔道特殊结构，以及其具有的阳离子交换性、分子吸附性、氧化还原性等，用于活化过硫酸盐降解有机废水。尽管OMS-2能够高效活化过硫酸盐降解有机污染物，但仍然存在难以回收的缺陷。

磁性材料由于易分离回收的特性，在废水处理领域有着良好的应用前景。四氧化三铁纳米颗粒在外加磁场中能够被磁化，撤去外加磁场后磁性消失，多数研究将目标材料固载到磁性四氧化三铁纳米颗粒上，制备磁性材料。Zhang等(Chem.Commun.,2011,47,1890-1892)采用共沉淀法将纳米Fe₃O₄沉积在OMS-2纳米线表面，使得OMS-2既具有磁性又保持吸附性能。虽然这种磁性OMS-2具有吸附性能，但催化剂制备条件苛刻，过程复杂，而且由于表面的四氧化三铁容易氧化而导致磁性降低。

发明内容

本发明的目的是，提供一种磁性OMS-2催化剂及其在降解有机废水污染物中的应用。旨在解决现有技术中OMS-2催化剂活化过硫酸盐降解有机污染物的过程中催化剂难以回收的技术问题。

本发明为解决上述问题所采用的技术方案如下：

一种磁性OMS-2催化剂，该催化剂通过如下方法制备获得：

步骤1，分别称量高锰酸钾、醋酸锰和纳米四氧化三铁，混合后充分研磨；

步骤2，将上述研磨后的混合物于60℃～120℃、密封条件干燥处理0.5～6h；

步骤3，将前述处理后的混合物水洗多次，于60～120℃条件下干燥1～6h并研磨，制备获得所述磁性OMS-2催化剂。

优选地，所述步骤1中高锰酸钾与醋酸锰的摩尔比为0.3～1.4。

优选地，所述步骤1中锰与铁的摩尔比为0.5～2.4。

优选地，所述步骤1中的纳米四氧化铁可采用沉淀法、水热法、回流法、溶胶-凝胶法或热分解法制备得到。

优选地，所述步骤3还包括：将研磨后的混合物过200目分子筛，制备获得所述磁性OMS-2催化剂。

本发明还公开了所述磁性OMS-2催化剂在降解有机废水污染物中的应用。

优选地，所述回收后的磁性OMS-2催化剂可以再次作为催化剂应用于有机废水污染物的降解。

本发明还提供了所述磁性OMS-2催化剂降解有机废水污染物的方法，具体包括如下步骤：

(1)向有机废水中加入20～1000mg/L过硫酸盐及磁性OMS-2催化剂20～1000mg/L，常温搅拌放置，对所述有机废水进行降解；

(2)对有机废水降解后，利用磁铁将废水中的磁性OMS-2催化剂进行回收。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的磁性OMS-2催化剂制备方法简单、操作温和，易于工业化生产。

2、本发明制备的磁性OMS-2催化剂磁性强，便于回收，重复利用，节约成本。