[发明专利]一种可用于处理亚甲基蓝工业废水的催化剂组合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料制备技术领域，涉及一种催化剂组合物，尤其涉及一种 可用于处理亚甲基蓝工业废水的二元复合氧化物LiFe₅O₈催化剂及其制备方法和应 用。

背景技术

目前有机染料废水已经成为主要的水体污染源之一。该废水具有水量大、浓度高、 成分复杂、色度深和难降解等特点。大多数染料还具有毒性、致癌性、致畸和致突变 的作用。亚甲基蓝是一种重要的有机化学合成阳离子染料，工业应用非常广泛。例如， 可应用于麻、蚕丝织物、纸张的染色及竹、木的着色，应用于生物、细菌组织的染色 以及应用于制造墨水和色淀等。亚甲基蓝在工业上的广泛应用也将导致含亚甲基蓝染 料废水对水体的严重污染。目前有机染料废水的处理方法主要有生物法、混凝法、光 催化法、吸附法、膜分离法及高级氧化技术等。生物法受pH值、温度、盐份和染料 种类等因素的影响，使得生物法处理的效果不够理想。混凝法的运行费用较高，泥渣 量大而且脱水困难，适用的pH值范围窄。光催化法需要光源照射体系，在实际应用 中受天气影响大。吸附法易受水中的悬浮物和油脂等影响，而且吸附剂用量大、费用 高。膜分离法分为电渗析法、反渗透法、纳滤法和超滤法等，其中电渗析法、反渗透 法、纳滤法的优点是染料去除率高，能回收废水中的染料，工艺简单，但是所用膜的 成本较高，操作压力较大，造成膜法的能耗偏高，影响了其工业化应用。传统的超滤 法由于膜孔径较大，难以去除低分子量的有机污染物。

在氧化技术法中，通常是采用由亚铁离子和双氧水组成的芬顿试剂降解有机染 料，原理是亚铁离子催化双氧水分解有机物，但该方法存在亚铁离子难以回收且易造 成二次污染等缺点。申请号为201110058905.0的专利申请公开了一种可降解MB工业 废水的Cu₂S催化剂的制备方法和应用，该专利申请是将二价铜与有机物4-氯-3-氨基 苯磺酸反应制备铜有机配合物，然后以乙二醇和乙二胺为溶剂，加入铜有机配合物和 可溶性硫化物，在水热反应釜中反应6～48小时制备得到Cu₂S催化剂，Cu₂S催化双 氧水降解亚甲基蓝染料的时间是100分钟，因此该方法存在制备工艺复杂，且Cu₂S 对亚甲基蓝降解时间长，降解效率低等缺陷。申请号为200510122782.7的专利申请 公开了一种亚甲基蓝染料废水处理方法及催化剂制备方法，该方法以溶剂热法制备锰 的纳米结构氧化物，并催化双氧水分解亚甲基蓝染料，同样存在催化剂制备工艺复杂， 降解亚甲基蓝染料时间所需时间长等不足。授权公告号为CN103038169B的专利公 开了一种含锂复合氧化物的制造方法，至少包括：使作为原料物质的锂源、元素M源、 磷源以及元素X源溶解到溶剂中来制备溶液的工序，其中，在至少使元素M源溶解 后添加磷源；使所得到的溶液凝胶化的工序；和对所得到的凝胶进行煅烧的工序，但 是该方法制得的含锂复合氧化物中元素繁多，且主要用于增加锂二次电池的使用寿 命。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题， 提供一种简单有效的可用于处理亚甲基蓝工业废水的催化剂组合物LiFe₅O₈及其制备 方法和应用。

为了实现上述目的，本发明通过大量试验研究后获得了如下技术方案：

本发明的一种可用于处理亚甲基蓝工业废水的催化剂组合物，是一种二元复合氧 化物，所述复合氧化物的通式为LiFe₅O₈，所述复合氧化物可作为催化剂催化双氧水 氧化降解废水中的亚甲基蓝染料。

上述所述的可用于处理亚甲基蓝工业废水的催化剂组合物的制备方法，所述方法 包括如下步骤：

(1)将锂化合物、铁盐和柠檬酸依次加入水中，搅拌溶解，所述锂化合物中的锂、 铁盐中的铁和柠檬酸的摩尔比为1：5：12～20；

(2)加入乙二醇，乙二醇加入量为柠檬酸摩尔数的3倍，搅拌10min后，加热到 100℃～130℃，继续搅拌形成凝胶；

(3)将凝胶在400℃～900℃下煅烧4～15小时，得到所述二元复合氧化物LiFe₅O₈。