[发明专利]一种以蛋白土为载体的非均相Fenton催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂新材料技术和水处理技术领域，具体涉及一种蛋白土负载Fe₂O₃/MnO₂非均相光-Fenton催化剂的制备方法。

背景技术

据2015年中国环境状况公报，我国主要水系的断面监测结果表明，只有64.5％的河段达到或优于国家《地面水环境质量标准》的Ⅲ类，35.5％河段的水质超过Ⅳ类，失去了作为饮用水源的功能，水生态严重失衡，水环境受前所未有的威胁。我国水资源的污染情况严重而复杂，污染源种类繁多且治理难度大，其中印染废水就是典型代表。印染废水通常含有染料、助剂以及纤维杂质等，而染料中的多种复杂化合物以及铜、铅、砷等重金属元素更是具有很强的毒性，此外，印染废水还具有成分复杂、色度深、碱性大、有机污染物含量高等特点，对环境造严重污染。

常见的物理吸附、电化学法以及生物降解等方法在降解染料废水的过程中均存在明显缺陷。Fenton技术作为近年来兴起的高级氧化技术在有机废水的降解过程中展现出独特的优势，而非均相Fenton技术由于其降解效果好、催化剂可回收循环使用、反应pH范围宽以及反应条件温和等优势更是受到众多研究者的青睐。本研究采用廉价易得的蛋白土为载体，同时负载Fe₂O₃和MnO₂，制备出一种新型非均相Fenton催化剂。利用Fe₂O₃和MnO₂在紫外光照条件下产生的协同催化作用，然后与H₂O₂反应生产羟基自由基（﹒OH），﹒OH与染料废水中的有机分子反应，最终将其分解为水和二氧化碳，以此来达到降解废水的目的。

发明内容

本发明的目的在于充分利用多价态的金属Mn与Fe₂O₃的协同效应，以及以廉价黏土矿物蛋白土为载体，提供了一种新型、高效的非均相Fenton催化剂的制备方法。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的制备方法包括以下步骤：

a、将蛋白土原土在400-600℃的条件下进行焙烧，并采用浓度为10%-15%的HCl进行酸浸提纯处理，在85~100℃水浴条件下反应1.5~2.5小时，加入焙烧后蛋白土质量6~8倍的水稀释后过滤、干燥得到提纯蛋白土；其中，蛋白土原土与HCl的质量比为3:1；

b、将提纯后的蛋白土与Fe（NO₃）₃﹒9H₂O、Mn(NO₃)₂溶液混合，水浴条件下磁力搅拌，逐滴加入NaOH溶液，陈化后得到沉淀物；其中，所述提纯蛋白土、Fe(NO₃)₃﹒9H₂O、Mn(NO₃)₂、NaOH的比例为0.9-1.1g：20-25mL：20-25mL：40-50mL；Fe(NO₃)₃﹒9H₂O、Mn(NO₃)₂和NaOH溶液的浓度分别为0.02mol/L、0.01mol/L和0.06mol/L，水浴温度60℃，陈化时间20-24h；

c、将步骤b所得产物加入蒸馏水反复离心水洗至中性，再将所得离心物进行干燥处理后置于马弗炉中，在450-500℃的条件下焙烧2-3h，得到Fe₂O₃/MnO₂-蛋白土非均相Fenton催化剂。

本发明步骤c中所述干燥处理是采用鼓风干燥箱进行干燥，温度为100-110℃，时间为4-6h。