[发明专利]一种非均相芬顿催化剂催化活性再激活的方法和应用

说明书

本发明公开了一种非均相芬顿催化剂催化活性再激活的方法和应用，所述方法通过将非均相芬顿催化剂置于直流电场内的介质中通电后进行再激活处理，实现提升非均相芬顿催化剂的重复利用率，同时所述方法操作简单、条件温和、成本低，对于芬顿技术的应用提升具有特别重要的意义。本发明的方法不仅实现非均相芬顿催化剂性能恢复或提升，还能较好的保持材料本身的稳定性。运用本发明方法再激活的非均相芬顿催化剂能用于水体系的处理，且处理效果与新制备催化剂性能相当。

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种非均相芬顿催化剂催化活性再激活的方法和应用。

背景技术

随着城市和工业的快速发展，全球性环境污染日益加剧。近年来，针对有机废水等污染物的处理技术，国内外开展了大量的研究工作，其中，Fenton氧化技术是近年来研究的热点之一。Fenton氧化技术是一种高级的有机物处理技术。通常，亚铁盐和过氧化氢一起组合成为Fenton试剂，Fe²⁺和H₂O₂反应生成具有较高氧化能力的羟基自由基，能够将有机染料、含酚废水等氧化分解为CO₂、水等小分子。然而，传统的Fenton氧化技术在应用过程中存在很多缺点，例如：高含量的铁离子易对水体产生二次污染，羟基自由基利用率较低，Fe²⁺和Fe³⁺之间的循环转化效率低等，这些弊端也限制了传统Fenton氧化技术的应用。

为了解决上述问题，近年来，国内外许多科研工作者广泛使用Fe₃O₄、Fe₂O₃等非均相铁系固体催化剂代替亚铁盐。Fe₃O₄、Fe₂O₃等多相催化剂具有类似过氧化物酶的性质，对H₂O₂有很好的活化能力，且Fe₃O₄、Fe₂O₃可以循环使用，不仅避免了均相芬顿反应过程大量的铁污泥问题，还具有成本低的优势。

然而，现有Fe₃O₄、Fe₂O₃等非均相催化剂经过多次循环使用后，大多存在催化性能降低等问题。Shashi B.Atla等开发的Fe₃O₄/SiO₂/ZnO复合材料催化活性在五次循环明显降低；Shashi B.Atla等人认为这可能是由于洗涤过程中催化剂质量损失造成的。K.Tang等制备的MnO₂/Fe₃O₄/SiO₂纳米催化材料，经5次重复使用后性能同样降低；K.Tang等人认为主要原因是催化剂失重和反应中间体在活性炭上的吸附等原因。

因此，如何保持非均相芬顿催化剂的活性和性能，是保持芬顿试剂的循环使用的重要因素。基于此，迫切需要开发一条能够再激活非均相芬顿催化剂活性的工艺方法。

发明内容

基于此，本发明的申请者研究中发现，多相芬顿催化剂性能降低的另一个重要原因是：Fe₃O₄等催化剂的表界面性质在催化过程中也发生了变化。因此，针对非均相芬顿催化剂循环性能下降或失活等技术难题，开发了一种非均相芬顿催化剂催化活性再激活的方法，即在电场中激活非均相芬顿催化剂的活性，实现提升非均相芬顿催化剂的重复利用率，此方法操作简单、条件温和、成本低，对于芬顿技术的应用提升具有特别重要的意义。

为实现上述目的，本发明提供一种非均相芬顿催化剂催化活性再激活的方法，包括如下步骤：将非均相芬顿催化剂置于直流电场内的介质中通电后进行再激活处理。

进一步地，所述非均相芬顿催化剂置于直流电场的阴极区或吸附于阴极上。