[发明专利]一种非均相催化臭氧降解印染废水的工艺

权利要求书

1.一种催化臭氧氧化降解印染废水的处理工艺，其特征在于，包括如下步骤：

取一定量印染废水经过滤去除其中的颗粒物，然后加入1L烧瓶中，通过加酸或碱调节废水的pH至6～8，然后向其中通入N₂至废水中无残留氧气存在，随后向其中加入一定量的锰、氮掺杂铈基磁性壳聚糖催化剂，并于室温下向其中通入稳定的臭氧气流，通过调节臭氧发生器电流的大小，控制臭氧流量为12～24mg·L^-1·h，催化臭氧反应一段时间后完成对印染废水的降解；

所述的锰、氮掺杂铈基磁性壳聚糖催化剂的制备方法包括如下步骤：

一、磁性Fe₃O₄纳米颗粒的制备：采用化学共沉淀法制备Fe₃O₄纳米颗粒：在N₂保护下，将FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O溶解于蒸馏水中，在磁力搅拌的作用下充分混合；将上述混合溶液加热到85～95℃，逐滴加入氨水，在500～700rpm的转速下反应1～2h，反应完成后，通过磁铁分离，并用蒸馏水反复洗涤至溶液呈中性，然后真空干燥得到磁性Fe₃O₄纳米颗粒；

二、SiO₂包裹磁性Fe₃O₄纳米颗粒的制备：为避免磁性Fe₃O₄纳米颗粒在负载于壳聚糖上的过程中由于酸性溶剂的存在而被溶解，在其表面包裹一薄层SiO₂，取步骤一制得的Fe₃O₄纳米颗粒置于三口烧瓶中，依次加入体积分数为20%～50%的乙醇水溶液、氨水和正硅酸四乙酯，在30～40℃，转速200～300rpm的条件下反应22～25h；反应完成后，利用磁铁分离产物，用蒸馏水反复洗涤至滤液呈中性，真空干燥得到SiO₂包裹磁性Fe₃O₄纳米颗粒；

三、基底的制备：将壳聚糖溶于醋酸溶液中，向其中加入上述SiO₂包裹的磁性Fe₃O₄纳米颗粒搅拌均匀，然后加入交联剂，得到凝胶状物质即为负载磁性颗粒后的壳聚糖基底；

四、Mn、N掺杂CeO₂纳米片的制备：称取1.32～1.46g Ce(NO₃)₃·6H₂O和0.38～0.54gCTAB溶于40mL去离子水中，在快速搅拌下逐滴加入8～10mL NH₃·H₂O和0.1～0.2g甘氨酸锰，形成红棕色絮状物后继续搅拌30～60min，然后转入100mL聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，保持100～105℃水热反应24～36h，冷却至室温后过滤，用无水乙醇和去离子水分别清洗3遍后在80℃～100℃下干燥12～24h，得到的黄色粉末即为Mn、N掺杂的CeO₂纳米片；

五、催化臭氧降解印染废水催化剂的制备：将Mn、N掺杂的CeO₂纳米片分散于蒸馏水中超声分散成悬浮液，然后将其加入到200mL含有步骤三制备的壳聚糖基底溶液中，40℃条件下超声20min，随后调节水浴温度为60℃，体系pH为9～10，搅拌反应2～4h，即得到催化剂；其中Mn、N掺杂的CeO₂纳米片与壳聚糖基底的质量比为1：10～15。

2.如权利要求1所述的催化臭氧氧化降解印染废水的处理工艺，其特征在于，步骤一中FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O的摩尔比为1:(1.7～2)；FeCl₂·4H₂O与氨水中NH₃的摩尔比为1:(10～15)，磁性Fe₃O₄纳米颗粒的粒径为20～50nm。