[发明专利]用于常温深度矿化苯酚废水的MnO2催化剂的制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种具有常压深度矿化苯酚废水能力的MnO₂催化剂的制备方法，属于热催化材料技术领域。首先将高锰酸钾与还原辅助剂混合，得到悬浊液，将悬浊液在180‑250摄氏度反应10‑15小时，自然冷却后，即可得到深度矿化能力的MnO₂催化剂。本发明方法制备的MnO₂催化剂，具有深度矿化含酚废水的优异活性，而且本发明的制备方法，其原料廉价，方法简单，因此有效降低了产品成本，具有极大的环保价值，具有很高的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于常温深度矿化苯酚废水的MnO₂催化剂的制备方法与应用，属于热催化材料技术领域。

背景技术

含酚废水是当今世界危害大、污染范围广的工业废水之一。因此，如何合理有效地处理含酚废水是环境保护的重要难题。处理含酚废水的方法包括物化处理法、生化处理法和化学处理法。其中在化学处理法中，应用于高温高压下的湿式氧化法的催化剂研究较多，很多已经工业化。而常温常压下的催化氧化技术还不成熟，相应的催化剂报道也相对较少。

在现有的常温常压下的催化氧化剂中，二氧化锰因其特殊的物理化学性质，如孔道结构、催化性质、氧化还原性质以及广泛存在，价格低廉易得，环境友好而受到人们广泛关注。二氧化锰具有α-MnO₂,β-MnO₂,γ-MnO₂,δ-MnO₂,λ-MnO₂,η-MnO₂,ε-MnO₂等多种结构。其中，隐钾锰矿(KMn₈O₁₆，OMS-2，α-MnO₂)和水钠锰矿(OL-1，δ-MnO₂) 是常见的结构。OMS-2由2×2孔道结构组成，而在OL-1由二维层状结构组成。由于它们独特的孔结构、混合价态(3+,4+)、容易释放晶格氧等性能，OMS-2和OL-1 等材料已广泛应用于选择性催化合成化学产品、催化氧化有机污染物、水氧化催化等领域。目前提高MnO₂材料催化性能的方法包括:降低颗粒尺寸或增加比表面积,掺杂过渡金属和碱金属,制备不同形貌的MnO₂,制备不同晶型的MnO₂。

CN101891297A通过简便的水热法获得了二氧化锰纳米棒，将其加入到含苯酚类废水的臭氧化水处理体系中，促进苯酚类有机污染物的降解。CN105645474B以马铃薯淀粉和高锰酸钾(KMnO₄)为起始原料，通过水热反应制得六边形二氧化锰(MnO₂) 纳米片材料。CN104409219B报道了以硝酸锰为锰源，通过简单的氧化还原反应可以直接得到低结晶性层状二氧化锰。低结晶性层状氧化锰在氢氧化钠溶液中水热处理，即可得到高结晶性δ型二氧化锰纳米线束。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于常温深度矿化苯酚废水的MnO₂催化剂的制备方法与应用，针对已有技术中的工艺复杂，对设备要求较高的问题，对MnO₂催化剂的制备工艺进行改进，以简化工艺过程，降低生产成本。该方法利用简单的水浴法直接得到了具有高效热催化含酚废水活性的催化剂。

本发明提出的用于常温深度矿化苯酚废水的MnO₂催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高锰酸钾和还原辅助剂混合，混合的质量比为：高锰酸钾∶还原辅助剂＝1∶(0.1-0.6)，在混合物中加入去离子水70mL-100mL，使混合物的质量体积浓度为 5.0-10.769g/L，得到悬浊液，所述的还原辅助剂为一水硫酸锰或一水合草酸铵；

(2)将上述步骤(1)的悬浊液置于水热反应容器或水浴反应容器中，在80-200摄氏度下反应12小时，使溶液冷却至室温后，进行离心分离，用去离子水洗涤离心分离得到的固体；