[发明专利]一种以泥岩为载体的类芬顿催化剂、制备及应用

说明书

本发明公开了一种以泥岩为载体的类芬顿催化剂、制备及应用，将泥岩粉碎为40～60目的颗粒，采用浸渍蒸干法将铁离子负载在泥岩颗粒的表面，即获得以泥岩为载体的类芬顿催化剂。本发明的类芬顿催化剂表面上大量存在的氧化铁能够有效的起到催化作用，达到修复土壤污染的效果，形成的催化剂比较稳定不会短时间内失效，同时泥岩主要为粘土矿物，不会对修复后土壤环境造成二次污染。而且泥岩一方面作为催化剂载体，另一方面由于泥岩具有吸附作用，对污染物具有一定的吸附作用，因此，本发明的催化剂对污染物治理具有双重效果。

技术领域

本发明属于类芬顿催化剂制备技术领域，具体涉及一种以泥岩为载体的类芬顿催化剂、制备及应用。

背景技术

近年来，环境的保护与修复越来越受到国家的重视。土壤石油污染问题是土壤修复面临的一大挑战。芬顿氧化技术最早是由法国化学家H.J.H Fenton发现的，是一种由Fe²⁺和双氧水反应产生羟基自由基的氧化体系，由于操作简单，对设备要求不高，且氧化剂绿色环保，被广泛应用于土壤中有机污染的降解方面。芬顿氧化技术主要包括均相芬顿氧化技术和非均相芬顿氧化技术。因为均相芬顿试剂，难以持久有效的降解有机污染物，同时对反应体系具有较高的要求，如pH必须在3左右才能充分发挥其作用。因此，环境科学者提出了非均相芬顿反应。

非均相芬顿反应是以含铁固体催化剂代替反应液中的Fe²⁺，即类芬顿氧化技术。类芬顿氧化法修复土壤有机污染的过程中，催化剂对于反应有着至关重要的作用，催化剂的加入能够促使类芬顿反应过程中，H₂O₂分解形成具有强氧化性的羧基自由基，从而达到氧化污染物的效果。因此，催化剂的品质影响着类芬顿试剂对石油污染的修复效率、药剂的投加量、以及修复成本等。目前类芬顿催化剂主要有，各种含铁矿物如黄铁矿、针铁矿、赤铁矿、以及铁锰氧化物等以及用分子筛制备的类芬顿催化剂。但各种天然矿物作为催化剂催化效率较低，难以对污染物达到长效的降解，同时矿物的加入可能对土壤造成二次污染；而分子筛制备的催化剂虽然催化效率高但是成本过高。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明的目的是提供一种以泥岩为载体的类芬顿催化剂、制备及应用，解决现有的类芬顿催化剂存在对污染物降解效率低、反应周期短、成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种以泥岩为载体的类芬顿催化剂，包括泥岩颗粒和负载在泥岩颗粒表面的氧化铁。

优选的，所述的催化剂中氧化铁质量占催化剂质量的10％～20％；所述的泥岩颗粒为40～60目；所述的催化剂的比表面为30～40m²/g。

本发明还公开了一种类芬顿催化剂的制备方法，包括：将泥岩粉碎为40～60目的颗粒，采用浸渍法将Fe²⁺负载在泥岩颗粒的表面。

具体的，所述的制备方法包括以下步骤：

步骤1，将泥岩粉碎为40～60目的颗粒；

步骤2，将Fe²⁺盐溶液与泥岩颗粒混合，在80～95℃水浴中加热搅拌，然后清洗泥岩颗粒表面的铁离子，然后在100～120℃下烘干，得到表面负载有氧化铁的泥岩颗粒。

具体的，Fe²⁺的摩尔数与泥岩颗粒的质量比例为1mol：334～556g。

具体的，步骤3中的搅拌速度为180～250r/min，搅拌时间为4～6h。

具体的，所述的Fe²⁺盐溶液为硫酸亚铁溶液、硝酸铁溶液或者氯化铁溶液。

本发明还公开了所述的类芬顿催化剂用于催化非均相芬顿反应的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：