[发明专利]一种Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂及其制备方法与应用

说明书

一种Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂及其制备方法与应用，属于环境功能材料技术领域，为提高催化剂的氧化还原反应循环稳定性，本发明提供一种Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂，所述Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂是以木质素为载体，将所述载体经铁离子和钯离子负载改性后煅烧，煅烧后固体产物经纯化处理制备而成，本发明制备的催化剂可用于废水处理。

技术领域

本发明属于环境功能材料技术领域，具体涉及到一种Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

芬顿氧化技术作为一种新型的高级氧化技术，对有机废水的治理具有重要的作用。以可溶性Fe²⁺催化H₂O₂反应为代表的芬顿氧化技术不仅能够快速高效地降解有机污染物，并且能够较为彻底的将有机物氧化分解。但是芬顿反应同样具有一定的不足：如：反应体系适应的pH值范围较窄，一般使用范围为3～5；当水处理结束后，残存的铁离子，使得溶液带有颜色；H₂O₂用量大，处理成本高。

非均相类芬顿催化剂的研发是解决传统芬顿技术使用过程的问题的重要途径。非均相类芬顿催化氧化法主要是把亚铁盐或铁盐通过不同方式固定到一定的载体上，再通过烘干、焙烧等工艺，制得铁改性催化剂，然后在体系里加入一定量的H₂O₂，二者反应产生·OH，从而将有机污染物氧化为无毒或低分子量的物质。目前非均相类芬顿催化剂主要以铁系催化剂为主，比如含铁氧化物(如FeOOH，Fe₂O₃，Fe₃O₄)及铁单质。但是铁为基础的多相芬顿体系依然面临挑战，主要是由于要防止铁的沉淀需要严格控制pH，并且氧化还原反应循环稳定性较差。因此需要研发氧化还原反应循环稳定性更加稳定的非均相类芬顿催化剂。

木质素是一种广泛存在的可再生芳香族聚合物，被称为21世纪可被人类利用的最丰富的绿色资源之一。制浆造纸工业每年从植物中分离出5000万吨左右的工业木质素副产品，但95％以上的木质素或未被分离直接排入江河或浓缩后直接燃烧。如果能将木质素加以充分利用不仅可以降低环境污染，还可以有效利用生物质资源，从而达到节能减排的目的。

发明内容

为提高催化剂的氧化还原反应循环稳定性，本发明提供一种Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂，所述Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂是以木质素为载体，将所述载体经铁离子和钯离子负载改性后煅烧，煅烧后固体产物经纯化处理制备而成。

本发明还提供了上述Pd掺杂的木质素基非均相类芬顿催化剂的制备方法，步骤如下：

1)采用浓度为0.01～2mol/L的含铁离子和钯离子的水溶液，与木质素溶液混合后搅拌，然后调节溶液至中性，浸渍1～12h，得到含铁离子和钯离子的固体沉淀；

2)将步骤1)的固体沉淀从混合溶液中分离出来，干燥，得到含铁和钯的木质素；

3)将含铁和钯的木质素置于炭化炉中，在惰性气体保护下，300-1200℃，煅烧0.5～8h；

4)将步骤3)煅烧得到的固体产物，依次经去离子水、无水乙醇洗涤后，干燥得到固体即为木质素基非均相类芬顿催化剂。

进一步地限定，步骤1)中所述的铁离子为Fe²⁺、Fe³⁺中的一种或两种的混合物；所述的钯离子为Pd²⁺。

进一步地限定，步骤1)所述木质素为碱木质素、硫酸盐木质素、酶水解木质素、酸水解木质素、木质素磺酸盐及其衍生物中的一种或多种的混合物。

进一步地限定，步骤1)所述的铁离子与钯离子的物质的量比为1:0.01～1。