[发明专利]负载氧化铁的氧化铝复合材料及其应用

说明书

本发明公开了负载氧化铁的氧化铝复合材料及其应用。复合材料制备方法包括使用氯化铁浸渍处理γ‑Al₂O₃，之后煅烧得到。本发明的一些实例，可以在较低的煅烧温度下制备得到，更为节能，同时有利于得到颗粒更细的Fe₂O₃，使得单位质量的复合材料具有更好的催化性能。本发明一些实例的负载氧化铁的γ‑氧化铝复合材料，在较宽的pH值下，均具有很好的催化活性，可以更好地催化Fenton氧化反应的进行，降解有机污染物。本发明的一些实例，可多次使用，整体的使用成本较为低廉。

技术领域

本发明涉及一种复合材料及其应用，特别涉及负载氧化铁的γ-氧化铝复合材料及其作为非均相Fenton反应催化剂降解有机污染物中的应用。

背景技术

有机污染物，特别是有毒的有机污染物，会严重污染水体，对环境造成危害。以苯酚为例，很多工业企业在生产过程中都会用到酚，例如焦化厂、炼油厂等。所以大部分工业生产排放的废水中含有酚类污染物，那些含有酚类污染物的废水因其拥有致癌、致畸、致基因突变这三致危害，必须要经过处理达到排放标准后才能排放，不然的话，当酚类污染物被地表水和地表土壤吸收后，会造成无法恢复的损害。

随着人类越来越高的水污染危害性意识，水处理技术在生活中起到的作用也越来越重要，对苯酚废水的处理技术也日渐发展起来，其中高级氧化技术是含酚废水的处理技术中一项重要的技术。

通过各种光、电、声，磁等物理化学方法从而产生大量羟基自由基(·OH)并且以之作为主要氧化剂的氧化技术称作为高级氧化技术(APOs)。Fenton法和类Fenton法是APO中的一种。

Fenton法是由法国科学家芬顿提出的，以Fe²⁺为催化剂，与H₂O₂形成Fenton反应体系，催化分解H₂O₂生成具有强氧化性的·OH，该方法以操作方便，Fenton试剂易获得，对反应条件要求不高适用范围比较广而备受青睐。该法的缺点是容易产生大量铁泥和所需的pH值范围较窄。近年来，在传统Fenton法上发展的利用其他离子或固相的铁源使得H₂O₂分解出·OH的类Fenton法，成为Fenton氧化法的重要发展方向。

非均相Fenton反应是采用固相的铁源和H₂O₂反应，生成羟基自由基的一种高级氧化技术。非均相Fenton法和传统Fenton法都是通过生成的具有强氧化性的羟基自由基和水中的污染物反应，达到去除效果的目的。非均相Fenton法在水处理过程中，保持了传统Fenton法操作简单，处理效果良好的优点，同时还能够有效的克服传统Fenton法中产生大量铁泥以及pH范围太窄等问题。固相的铁源能够更方便的从反应体系中分离出来，经过适当的处理后甚至可以进行循环再利用，为水处理减少了经济成本。

铁的氧化物和氢氧化物在非均相Fenton反映体系中呈现出较好的催化活性，但是由于铁离子容易溶于水中，所以研究者们采用各种载体来负载这些铁源，增强其稳定性，使催化剂不仅能够高效的催化降解有机物，还能够减少其损耗，提高催化剂的重复利用率。常用到的载体有有机载体、分子筛、黏土、硅石、氧化铝等。张国宇等人(张国宇,王鹏,石岩,等.微波诱导Fe₂O₃/Al₂O₃催化剂催化氧化处理水中苯酚[J].催化学报,2005,26(007):597-601.)以γ-Al₂O₃为载体，负载α-Fe₂O₃作为催化剂处理苯酚废水，其往苯酚废水中加入60g/L的催化剂和600mg/L的过氧化氢并使用400W的微波辐照5min，使得苯酚去除率达到97.87％，并且在重复使用催化达到20次后，利用XRF检测出催化剂中的α-Fe₂O₃含量仅降低0.02％，而且苯酚的去除率仍然高达96.34％。