[发明专利]一种利用等离子体电解氧化法在Q235碳钢表面制备陶瓷膜层类芬顿催化剂的方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备类芬顿催化剂的方法和应用。

背景技术

随着经济的快速发展，环境问题日益严峻，其中，难降解有机污染物引发的水体污染日益突出。难降解有机物污染物无法采用传统的手段如凝絮、吸附、生物处理等彻底去除，而高级氧化技术了采用强氧化性羟基自由基将难降解有机污染物彻底矿化为二氧化碳和水，因此具有广阔的应用前景。

高级氧化技术中芬顿氧化法利用Fe²⁺和H₂O₂混合在pH为2～3之间产生强氧化性羟基自由基来降解有机污染物。由于其原料丰富、成本低廉、效率高而受到广泛的关注。

然而，由于芬顿氧化法存在pH工作范围窄、催化剂为Fe²⁺、污水处理前后需调节pH值、降解中产生铁泥等缺点，进一步发展了类芬顿催化剂。目前，类芬顿催化剂主要以固体粉体的形式存在，但其存在分离回收复杂，为了解决传统粉体类芬顿催化剂分离回收难的缺点，本发明利用等离子体电解氧化法于硅酸盐电解液中在Q235碳钢表面原位制备了陶瓷膜层类芬顿催化剂。

发明内容

本发明的目的是要解决现有传统的类芬顿催化剂分离回收复杂和力学性能差的问题，而提供一种利用等离子体电解氧化法在Q235碳钢表面制备陶瓷膜层类芬顿催化剂的方法和应用。

一种利用等离子体电解氧化法在Q235碳钢表面制备陶瓷膜层类芬顿催化剂的方法是按以下步骤完成的：

一、Q235碳钢前处理：依次使用500#砂纸、1500#砂纸和2500#砂纸对Q235碳钢的表面进行打磨至Q235碳钢的表面为镜面；使用去离子水冲洗Q235碳钢表面3次～5次，再使用无水乙醇冲洗Q235碳钢表面3次～5次，最后使用吹风机吹干，得到光亮的Q235碳钢；

二、将步骤一中得到的光亮的Q235碳钢置于不锈钢电解槽中的电解液中，作为阳极；不锈钢电解槽与电源负极相连接，作为阴极；

三、采用脉冲电源供电，在电流密度为1A/cm²～15A/cm²、电源频率500Hz～3000Hz、电解液温度10℃～50℃和电解液pH值为9.0～14.0的条件下进行等离子体电解氧化反应5min～20min，在Q235碳钢表面得到陶瓷膜层类芬顿催化剂，即完成一种利用等离子体电解氧化法在Q235碳钢表面制备陶瓷膜层类芬顿催化剂的方法；

步骤三中所述的电解液由硅酸钠、次亚磷酸钠和水组成；所述的电解液中硅酸钠的浓度为10g/L～30g/L；所述的电解液中次亚磷酸钠的浓度为0.5g/L～2g/L。

陶瓷膜层类芬顿催化剂用于处理含有苯酚的废水。

本发明的优点：

一、本发明的电解液体系简单，经济实用，且制备工艺简单；

二、本发明首次在Q235碳钢上利用等离子电解氧化法于硅酸盐电解液中制备陶瓷膜层类芬顿催化剂；

三、本发明制备的陶瓷膜层类芬顿催化剂的膜层为粗糙的黑色膜层，平均孔径为2.5μm；

四、本发明可大规模生产陶瓷膜层类芬顿催化剂；

五、本发明制备的陶瓷膜层类芬顿催化剂在180min内对苯酚的降解效率可达96％；

六、本发明制备的陶瓷膜层类芬顿催化剂，其拉伸强度可达14MPa。

本发明可获得一种利用等离子体电解氧化法在Q235碳钢表面制备陶瓷膜层类芬顿催化剂的方法。

附图说明

图1是实施例一步骤三得到的陶瓷膜层类芬顿催化剂的XRD图谱；图1中“▲”代表Fe的衍射峰；

图2是实施例一步骤三得到的陶瓷膜层类芬顿催化剂的Fe2p3/2对应的XPS谱图；

图3实施例一步骤三得到的陶瓷膜层类芬顿催化剂的Si2p对应的XPS谱图；

图4是实施例一步骤三得到的陶瓷膜层类芬顿催化剂放大1000倍的SEM图；

图5为实施例一步骤三得到的陶瓷膜层类芬顿催化剂降解含有苯酚的废水的降解效率和总铁溶出量随时间的变化曲线图，图5中1为实施例一步骤三得到的陶瓷膜层类芬顿催化剂降解含有苯酚的废水的降解效率曲线，2为实施例一步骤三得到的陶瓷膜层类芬顿催化剂的总铁溶出量随时间的变化曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式是一种利用等离子体电解氧化法在Q235碳钢表面制备陶瓷膜层类芬顿催化剂的方法是按以下步骤完成的：