[发明专利]催化过硫酸盐降解染料甲基橙的活性炭基复合催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种催化过硫酸盐降解染料甲基橙的活性炭基复合催化剂，其特征在于，具体步骤包括：先将四氧化三钴负载到氧化石墨上，再将负载四氧化三钴的氧化石墨与氧化纤维素复合，然后将复合物与活性炭复合制备活性炭基复合催化剂，最后向含有甲基橙的水中加入单过硫酸氢钾(PMS)，调节PH值，加入活性炭基复合催化剂在一定温度下进行降解。本发明的催化剂在常温下即可使用，适用范围广，此非均相四氧化三钴/氧化石墨/氧化纤维素/活性炭/PMS催化氧化降解体系具有催化效率高，氧化能力强，重复使用性好等优点，特别突出的是催化剂吸附能力强，机械强度大，反应完成后可沉降到废水底部，便于回收，可应用于污水处理和环境治理等领域。

技术领域

本发明涉及一种应用在污水处理和环境治理等领域的复合材料，特别是涉及一种催化过硫酸盐降解染料甲基橙的活性炭基复合催化剂及其制备方法。

背景技术

活性炭具有发达的微孔结构和特殊的表面性能，但单独作为吸附剂吸附污染物已经不能满足现代工业发展的要求。调整活性炭的孔隙结构，对表面基团进行改性，如作为催化作用的金属离子的载体，可以提高其特殊性能和特定的吸附与催化性能在污废水处理过程的作用。李伟峰等以活性炭负载Cu、Fe、Ni、Mn等制备的催化剂对实际印染废水的氧化处理均具有一定的催化能力(李伟峰，祝社民，宋天顺，陈英文，沈树宝.金属负载活性炭催化氧化处理印染废水[J].南京工业大学学报2006.7，5-8)。余谟鑫等研究活性炭表面负载Ag⁺、Ni²⁺、Cu²⁺或Zn²⁺离子，可提高活性炭吸附苯并噻吩硫化物的能力(余谟鑫，李忠，夏启斌，奚红霞.活性炭表面负载金属离子对其吸附苯并噻吩的影响[J].化工学报 2006.8.1943-1948)。

PMS又名单过硫酸氢钾复合盐，可以在过渡金属、加热或紫外的情况下产生SO4^-·(Beitz T.，Bechmann W.，Mitzner R.Investigations of reactions of selectedazaarenes with redicals in Water.1.Hydroxyl and sulfateradicals.J.Phys.Chem.A.，1998，102(34)：6760-6765)并广泛应用于环境处理当中。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种催化过硫酸盐降解染料甲基橙的活性炭基复合催化剂，这种催化剂与普通催化剂相比，更不易分解、吸附性好、回收重复使用活性更高、回收利用更方便。

为了解决上述问题，本发明提供了一种催化过硫酸盐降解染料甲基橙的活性炭基复合催化剂的制备方法，其特征在于，先将四氧化三钴负载到氧化石墨上，再将负载四氧化三钴的氧化石墨与氧化纤维素复合，然后将复合物与活性炭复合制备活性炭基复合催化剂，最后向含有甲基橙的水中加入单过硫酸氢钾(PMS)，调节pH值，加入活性炭基复合催化剂进行降解即可。

优选地，所述活性炭基复合催化剂的制备方法为：

第一步：将氧化石墨粉末加入到正己醇中，通过超声使其形成就均匀分散的悬浮液，另将六水合硝酸钴溶解于另一份正己醇中，形成红色的溶液后与含有氧化石墨的悬浮液进行混合，并在室温下搅拌使两种物质均匀的混合，然后将混合物在140℃下回流加热12h，反应结束后将反应体系冷却到室温，离心洗涤，并用乙醇反复洗涤以除去正己醇及其中的杂物，最后将获得的产物在60℃的真空烘箱中烘干备用；

第二步：氢氧化钠/硫脲/尿素溶液在低温下高速搅拌溶解氧化纤维素，得到透明的氧化纤维素溶液，随后将产物通过高速离心除去不溶物和气泡，将四氧化三钴/氧化石墨复合物粉末超声分散1h，与纤维素溶液混合均匀，将混合液再与活性炭混合，最终混合均匀的浆液使用聚四氟乙烯膜过滤，过滤前用盐酸将pH调至中性，，在空气中60℃下干燥12h，即得活性炭基复合催化剂。

优选地，所述单过硫酸氢钾的加入量为0.4-10m·mol/L。