[发明专利]一种膨润土芬顿磁性催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种膨润土芬顿磁性催化剂及其制备方法，属于无机功能材料技术领域，以改性膨润土为负载基体，负载磁性四氧化三铁纳米颗粒，所述四氧化三铁纳米颗粒负载于所述改性膨润土的层间和孔隙；本发明以改性膨润土为主体，负载磁性四氧化三铁纳米颗粒，同时对其制备工艺参数进行了研究，制备出的膨润土芬顿磁性催化剂具有疏松的孔径结构，内外表层均被撑大，提高了对甲基橙的去除效果，有利于对甲基橙的吸附。

技术领域

本发明涉及无机功能材料技术领域，特别是涉及一种膨润土芬顿磁性催化剂及其制备方法。

背景技术

近年来，我国的纺织印染工业迅猛发展，产生了大量亟需处理的染料废水。一般化学染料往往具有耐酸、耐碱、难降解等特性，影响水生动植物的基因遗传，严重威胁其生存，还有可能威胁人类的生命。

膨润土(Bentonite)作为我国储量丰富的粘土矿物资源之一，价格低廉，具有极大的开发利用及研究价值。膨润土主要由含水层状硅铝酸盐构成，基本性能由蒙脱石的特殊结构决定。蒙脱石的结构决定了膨润土的脱色性、稳定性、离子交换性、吸附性、悬浮性等，膨润土的内比表面积为600-800m²/g，吸水后的膨润土体积能增大10-30倍，对染料具有一定的吸附性能；但是未经改性的天然膨润土(Raw Bentonite，RB)对染料的吸附性能较差，且其在水中较强的分散性也使吸附后的膨润土难以实现有效的固液分离，因此必须对膨润土进行有机改性或负载Fe₃O₄等磁性物质，以提高其吸附性能和固液分离能力。

磁性载体是指将分散性能良好的强磁性物质覆盖或引入到非磁性或着弱磁性材料的表面或内部，进而形成具有一定磁饱和强度的复合材料，其在外加磁场的作用下可以快速固液分离从而回收再利用。纳米Fe₃O₄颗粒是较为常见的磁性材料之一，其合成工艺简单，拥有良好的磁分离性能，而且纳米Fe₃O₄颗粒本身具备一定的吸附能力。但是，纳米Fe₃O₄颗粒易团聚，易氧化，性能不稳定，而膨润土在水体中具有良好的分散性，因此，将膨润土和纳米Fe₃O₄颗粒相结合，制备磁性膨润土(Magnetic bentonite，MB)，不仅能够解决纳米Fe₃O₄颗粒易团聚，易氧化，性能不稳定的问题，还能提高膨润土的固液分离能力，同时能在一定程度上提高其对染料的吸附能力：王迎亚等用沉淀法制备出纳米Fe₃O₄颗粒，然后将其附着在碱性钙基膨润土上，再用柠檬酸进行改性，制备出磁性柠檬酸膨润土的复合物，其磁分离效果好，且对Cr(VI)具有良好的吸附效果；任爽等在膨润土悬浮液中加入Fe₂(SO₄)₃和FeSO₄，再加入阴(阳)离子复配修饰剂，制备出阴(阳)离子复配修饰两性磁性膨润土，复合物的比表面积和孔容空径明显增大，对苯酚的吸附效果也明显上升，吸附容量达到了491.61mg/g。

现有技术公开了一种新型的四氧化三铁-改性膨润土(Fe₃O₄-BT)催化剂，其甲基橙的60min脱色率在96.72％左右。但其四氧化三铁的纳米粒子主要存在于改性膨润土的表面和最外层的孔隙中，大部分位于膨润土的表面。这样的结构虽然一定程度上提高了膨润土的分离能力，但表面的纳米四氧化三铁颗粒很容易被氧化而失去部分磁性，因此，单纯的表层结构的纳米四氧化三铁负载修饰的膨润土不仅对染料的吸附效果提升不多，而且由于其磁性易被氧化，所以固液分离效果也不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种膨润土芬顿磁性催化剂及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：