[发明专利]一种用于降解水中苯酚的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于降解水中苯酚的催化剂及其制备方法与应用，其主要包括以下步骤：(1)新型催化剂Fe₃O₄/施威特曼石的制备；(2)新型催化剂处理水中苯酚的方法。采用本发明方法能有效降解水中苯酚，本方法中使用了新型催化剂可产生更多的·OH，显著提高降解有机物分解速率，在酸性和中性条件下都可以快速降解苯酚。另外，Fe₃O₄/施威特曼石催化剂具有磁性，降解反应结束后容易回收，对环境不会产生污染，避免了花费额外人力物力进行后续的处理，同时使用的氧化剂价格便宜，降解周期短，在降解废水中苯酚具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于废水处理领域，具体涉及一种用于降解水中苯酚的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

苯酚是一种常见的有机化工基本原料，广泛运用在各种化工产业中。水生生物的生活水体环境中苯酚的含量一旦超过10mg/L，则无法生存；而农用的灌溉水一旦含酚量大于100mg/L，则会使农作物减产乃至枯死。目前工业上处理含酚废水的方法很多，常用的方法有生化法、吸附法、萃取法、液膜分离法、化学氧化法等。其中萃取法是从高浓度含酚废水中回收酚类物质的主要方法。但是当酚浓度较高时，处理后的出水中还留有相当数量的苯酚，而且由于有机溶剂在废水中有一定的溶解度，会增加废水中有机物的含量，造成对环境的二次污染。所以，光催化技术是一种有效的降解水中有机污染物的方法，相比均相芬顿反应，它具有pH响应范围宽、可循环利用、不产生铁泥以及易于固液分离等优点。目前申请专利有用三嗪衍生物插层层状粘土与施威特曼石去除重金属的方法(CN103657587 A)和含有施威特曼石的磁性化学吸收剂、其制造方法、再生方法及废液处理方法(CN101505865 A)，但是使用Fe₃O₄/施威特曼石催化剂来光催化降解水中苯酚的研究没有报道。

发明内容

为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供了一种新型催化剂降解水中苯酚的方法，此外本发明还提供了一种新型催化剂的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下方案：

一种新型催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将稀释的H₂SO₄溶液和Fe₃O₄进行混合，搅拌均匀后进行超声或者置于往复摇床中振荡；

(2)向步骤(1)所得混合液中加入FeSO₄·7H₂O和H₂O₂，然后将其置于往复摇床中振荡培养；

(3)步骤(2)所得的沉淀用0.45μm滤膜过滤收集，依次用稀释的H₂SO₄溶液和超纯水洗，再真空冷冻干燥，得新型催化剂。

步骤(1)、(3)中所述稀释的H₂SO₄溶液的pH值均为1.5-3.0。

步骤(1)中所述稀释H₂SO₄溶液和Fe₃O₄的质量比为0.25-0.5:1。步骤(2)中所述FeSO₄·7H₂O和H₂O₂的质量比为1–2:1。

步骤(1)中所述超声时间为10-60分钟。

步骤(1)中所述往复摇床振荡条件为转速180–300r/min，温度28-32℃，振荡时间2-3小时。

步骤(2)中所述往复摇床振荡培养条件为转速180-300r/min，温度28-32℃，振荡时间20-76小时。