[发明专利]一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法，本发明将钴酸亚铁FeCo₂O₄催化剂负载于生物质碳CF载体之上，制备出了FeCo₂O₄‑CF复合催化剂。由于CF具有较大的比表面积，能够让FeCo₂O₄催化剂吸附于其表面，有效地提升了光子利用率，并解决了由于FeCo₂O₄粒径小而引起的颗粒成团现象。FeCo₂O₄‑CF复合催化剂和FeCo₂O₄催化剂相比，增加了使用效率和催化性能，并大大降低了流失率，增加了使用寿命。FeCo₂O₄‑CF催化剂活性高，难溶于水，使用寿命长，不易中毒，易于回收，可广泛应用于降解制药废水的环境领域。同时本发明方法所制备的FeCo2O4‑CF粒径容易控制，可达到微米甚至毫米量级，使FeCo2O4‑CF复合催化剂更易分离回收。

技术领域

本发明涉及污水污泥处理领域，更具体的说，涉及一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法。

背景技术

制药废水作为重要的环境污染源之一，具有污染物浓度高、结构复杂的芳香族化合物含量多等特点。常规的生物处理法、物化法、化学法等对制药废水中难降解且有抑菌作用的抗生素等污染物难以有效的去除。光催化技术在有机污染物处理方面性能卓越且发展迅速，具有低能耗、操作简单、反应条件温和、无二次污染等突出优点，能有效地将有机污染物氧化降解转化为无机小分子，具有良好的应用前景。对于光催化技术，催化剂钴酸亚铁(FeCo₂O₄)具有优异的催化性能及能量存储与转化性能，易于吸收利用可见光，对有机污染物的催化降解效能显著，且由于本身具有磁性能，便于通过外部磁场对其进行回收循环再利用，更因为安全无毒和突出的光催化活性引起了广泛关注。但是由于钴酸亚铁粒径小而容易引起的颗粒成团现象，故光子利用率较低，催化剂钴酸亚铁的流失率较高，不易回收且使用寿命较短。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种用于自然光处理废水的催化剂及其制备方法，用于提高光子利用率、增加催化剂的使用效率和催化性能、减小催化剂的回收难度、降低催化剂的流失率以及增加催化剂的使用寿命，解决了现有技术中钴酸亚铁由于粒径小而容易引起的颗粒成团现象，光子利用率较低，催化剂钴酸亚铁的流失率较高，不易回收且使用寿命较短技术问题。

本发明提出一种用于自然光处理废水的催化剂，包括：生物质碳(CF)和钴酸亚铁(FeCo₂O₄)，其中所述生物质碳与钴酸亚铁的质量比为1:2-1:10。

本发明还提出了一种用于自然光处理废水的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将一定量的亚铁例子(Fe²⁺)、钴离子(Co²⁺)和模板加入蒸馏水，充分搅拌后，加入反应容器中加热并反应一段时间，冷却至室温后，对反应容器中的产物进行洗涤并干燥；

2)将洗涤并干燥后的反应物加入加热容器中进行煅烧，将煅烧后的产物进行烘干、研磨和控温焙烧，得到催化剂前体，即钴酸亚铁；

3)将一定量的回收棉条或纸屑分别在乙醇和水中进行超声，将超声后的回收棉条或纸屑、所述催化剂前体以及羟基纤维素钠混合搅拌，将混合搅拌后的产物进行烘干和煅烧，即得到用于自然光处理废水的催化剂。

优选地，所述模板为羟丙基β-环糊精、α-环糊精、β-环糊精和γ-环糊精之一种。

优选地，在步骤1)中所述亚铁例子(Fe²⁺)、钴离子(Co²⁺)和模板的物质的量比为1:2:5。

优选地，所述步骤1)中搅拌后加入反应容器中加热至160℃并反应24h。