[发明专利]用于降解印染废水的复合光芬顿催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种用于降解印染废水的复合光芬顿催化剂及其制备方法和应用，复合光芬顿催化剂包括核/壳型Fe₃O₄@MOF磁性载体及核/壳型Fe₃O₄@MOF磁性载体上负载的5‑磺基水杨酸铁(III)层。与现有技术相比，本发明制备得到的降解印染废水的光芬顿催化剂具有可见光响应频率范围宽，光转换效率高、溶液pH适用范围宽、选择性好、抗干扰能力强且可重复利用等优势，在可见光照射下可快速高效降解印染废水，并可以通过外界磁场可以快速将催化剂从溶液中分离，从而实现催化剂的回收再利用，大大降低了废水处理成本，制备过程简单，反应条件温和、能耗低、合成方法简单、成本低、易实现工业化生产。

技术领域

本发明涉及光催化技术领域，特别涉及一种用于降解印染废水的复合光芬顿催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

我国是纺织印染业大国，纺织印染业不仅用水量巨大，废水排放量也不小。据统计平均每生产1kg产品需消耗0.2～0.5m³水，目前我国印染废水的排放总量约占整个工业废水量的35％。印染废水较难处理是因为其具有成分十分复杂、色度、有机物含量高等水质特点，加上印染过程中使用的多种染料、助剂等具有很强的毒性，进而难以被生物利用降解。近年来，随着印染行业的飞速发展，新型染料及助染剂被大量的开发与应用，使得印染废水的处理难度也在不断升高。

对于此类废水的处理，生化法处理效果并不理想，一般很难达到相关标准的要求，活性炭吸附法对有机物去除效果显著，但活性炭吸附容量有限，吸附饱和后再生困难，导致运行费用偏高；光催化技术具有高效、稳定、无二次污染以及适用各类有机污染物降解等突出优点，是高级氧化法中很有应用前景的技术之一，但以往的光催化技术大部分采用紫外光作为激发源，成本高，光利用效率较低，而且自然太阳光中紫外光仅占＜5％，利用太阳能光催化处理废水中难降解的有机污染物已引起国内外学者的普遍关注；芬顿反应常用于水中难降解有机污染物的处理，其利用二价铁离子和双氧水产生强氧化性的羟基自由基将有机分子彻底氧化，是一种环境友好的绿色催化工艺。但芬顿反应通常在均相下进行，但对反应体系的pH值要求苛刻，并且还存在催化剂难以分离与回收、铁离子流失造成二次污染等缺点，这些问题和缺点的存在大大限制了芬顿反应在降解水中有机污染物中的应用；若将光催化技术与类芬顿技术耦合，也就是光类芬顿技术，能够有效解决类芬顿技术的缺陷，并能表现出更高的催化活性。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提一种用于降解印染废水的复合光芬顿催化剂及其制备方法和应用，解决了具有较好可见光的催化活性，快速高效地降解印染废水，同时制备方法简单且绿色环保等问题。

本发明采用的技术方案如下：一种用于降解印染废水的复合光芬顿催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、制备巯基化Fe₃O₄纳米球：将FeCl₃置于乙二醇中，搅拌溶解后加入无水醋酸钠，继续搅拌至完全溶解后，将体系温度升至170-300℃，反应5-12h，反应结束后，将沉淀物分离、洗涤、干燥，得到磁性纳米微球，将磁性纳米微球加入质量浓度为0.02-0.1mol/L的巯基乙酸的乙醇溶液中，在25℃下微波反应0.5-2h，反应结束后，将沉淀物分离、洗涤、干燥，即得到所述巯基化Fe₃O₄纳米球；