[发明专利]一种高过氧化氢利用率的非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高过氧化氢利用率的非均相芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括：S1：称取载体粉末；S2：称取活性金属前驱体和第二金属前驱体，并将两者溶于去离子水中，得到前驱体溶液；S3：将S2中得到的前驱体溶液滴加入S1中的载体粉末中，并在滴加的同时进行搅拌，得到淤浆状固液混合物；S4：将S3中得到的淤浆状固液混合物在常温下静置晾干并压碎，得到前驱体粉末；S5：将S4中得到的前驱体粉末煅烧、研磨，得到催化剂成品。与现有技术相比，本发明的第二金属的引入能够显著抑制过氧化氢的无效分解，并促进过氧化氢分解成为具有强氧化性的羟基自由基，提高了单位摩尔过氧化氢的喹啉分解量，即提高了过氧化氢的利用率。

技术领域

本发明涉及芬顿催化剂领域，尤其是涉及一种高过氧化氢利用率的非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着工业化和全球化的不断快速发展，人类的生活水平正不断的提高，物质生活也变得越来越丰富，然而近年来，工业化对环境、生态以及人类的健康也造成日趋严重的影响。其中水污染是世界各国普遍面临的严峻问题之一。

《2016年中国环境状况公报》对中国全国700余条河流的水资源质量进行评价，结果表明目前23.7％的地表水受到污染，无法饮用(IV类和V类)，8.6％的地表水受到严重污染，几乎没有使用功能(劣V类)。在全国七大流域和浙闽片河流、西北诸河、西南诸河的1617个国考断面中，长江流域、珠江流域、浙闽片河流、西北诸河、西南诸河水质优良，而黄河流域、松花江流域、淮河流域、辽河流域轻度污染、海河流域则为重度污染，主要污染指标为化学需氧量(COD)、五日生化需氧量和氨氮。

根据《2015年全国环境统计公报》，2015年全国废水排放总量735.3亿吨，废水中化学需氧量排放量2223.5万吨，相较于十年前分别增长了4.02％与57.23％，化学需氧量排放大大增加。其中难降解的有机物具有毒性强、浓度低、处理难的特点，是水处理和和治理过程中的难点之一。

早在1964年Eisenhauer首次将Fenton反应应用到实际工业水处理过程。采用FeSO₄均相Fenton催化剂，在50℃，pH＝4操作条件下，分别处理了来自化学精制车间、钢铁冶炼厂和绝缘材料厂的含酚污水，经反应30min，化学耗氧(COD)脱除率在95％以上。Fenton氧化同时可清除污水中的有色物质，条件温和，可操作性好。但该过程处理成本较高(5.3美元/kg苯酚)。造成成本高的原因，一是均相Fenton反应中，Fenton试剂难以回收和再次利用，另一个原因是过氧化氢的成本较高。针对Fenton试剂难以回收以及操作pH较低的缺点，近年来，越来越多的研究者开始把目光投向非均相芬顿催化剂。该种催化剂不仅易于分离回收再利用，还具有较传统芬顿试剂更为宽泛的操作pH范围(3-11)。近两年，为了提高催化剂的效率和节约过氧化氢成本，研究者利用各种辅助手段，提高催化效果，例如光催化、紫外辅助催化、以及超声催化等。考虑到实际工业应用，非均相芬顿过程操作成本，特别是过氧化氢利用率较低，给该过程的工业化带来许多困难。由此可见，提高过氧化氢利用率是该技术实现工业化的一个严峻挑战。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高过氧化氢利用率的非均相芬顿催化剂及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明中高过氧化氢利用率的非均相芬顿催化剂的制备方法，包括以下步骤：

S1：称取载体粉末；

S2：称取活性金属前驱体和第二金属前驱体，并将两者溶于去离子水中，得到前驱体溶液；

S3：将S2中得到的前驱体溶液滴加入S1中的载体粉末中，并在滴加的同时进行搅拌，得到淤浆状固液混合物；

S4：将S3中得到的淤浆状固液混合物在常温下静置晾干并压碎，得到前驱体粉末；