[发明专利]一种羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺-MnFe2

说明书

本发明涉及一种羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺‑MnFe₂O₄尖晶石催化剂及其制备方法和应用，属于高级氧化水处理技术领域。本发明利用壳聚糖掺杂导电聚合物聚苯胺，使得聚苯胺接枝大量氨基、羧基、羟基，有效吸附金属离子，从而在聚苯胺载体上原位负载MnFe₂O₄尖晶石，用于催化PMS高级氧化降解有机废水。本发明制备的催化剂在120min内对模拟废水中甲基橙的降解率可达97%，经6次循环后，其性能下降不到8%，具有优异的催化活性和良好的稳定性。本发明的催化剂制备原料丰富，价格低廉，制备工艺简单，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺-MnFe₂O₄尖晶石催化剂及其制备方法和应用，属于高级氧化水处理技术领域。

背景技术

高级氧化技术（AOPs）是近几十年逐渐兴起的一种用于考虑替代传统处理污水方法来处理难降解有机物的技术。通常在催化剂、紫外、微波、超声、光、电等条件下，利用高活性氧化自由基对有机污染物进行氧化，使有机物矿化或降解成无毒小分子来减少对环境产生二次污染。

近年来，基于硫酸根自由基(SO₄^-·)的高级氧化技术被广泛研究。SO₄^-·因其拥有高氧化电位(2.5-3.1V, OH^-·为2.7V)、较宽的pH响应范围和反应过程中不产生污泥的优点而受到重视。零价过渡金属、过渡金属氧化物、尖晶石和g-C₃N₄等都可以作为催化剂有效地活化PMS或PS产生SO₄^-·。

PMS是一种高效的氧化剂，广泛应用于化工行业。PMS是一种三元复合盐，成分为KHSO₅·0.5KHSO₄·0.5K₂SO₄。在常温下PMS的分解速率很慢，只有当高温或光照下才会引起分解，因此在存放和运输方面具有优于H₂O₂的特点。因为PMS的活化措施很多，且反应条件比较温和，所以许多研究认为PMS是一种具有应用前景的处理废水的氧化剂。

作为一种新型导电高分子材料，聚苯胺具有许多金属所不具备的优点，尤其是其独特的导电性、催化性、质子交换性，在许多领域展现出了广泛的应用前景。聚苯胺结构疏松，比表面积大，可以分散并稳定无机金属粒子，因此，将聚苯胺与无机材料复合，协同高分子材料的优点与金属纳米粒子的特殊性能，提高其催化性能。近年来，导电高分子材料与贵金属、过渡金属及其氧化物有机结合起来的复合材料也逐渐成功应用于环境催化领域。

本发明在上述现有技术的基础上，开发了一种羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺-MnFe₂O₄尖晶石催化剂，用于催化PMS高级氧化降解有机废水。利用壳聚糖掺杂导电聚合物聚苯胺，使得聚苯胺接枝大量氨基、羧基、羟基，上述基团能有效吸附金属离子，从而在聚苯胺载体上原位负载MnFe₂O₄尖晶石。本发明催化剂在催化PMS高级氧化降解有机废水时具有较高的催化活性，原料丰富，价格低廉，操作简单，具有良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺-MnFe₂O₄尖晶石催化剂，该催化剂以羧甲基壳聚糖掺杂的聚苯胺为载体，原位负载MnFe₂O₄尖晶石，其中，MnFe₂O₄占催化剂的质量分数为5-15wt%。

进一步的，所述MnFe₂O₄占催化剂的质量分数优选为8-12wt%。