[发明专利]一种污水处理催化剂的制备方法及其在污水处理中的应用

说明书

一种污水处理催化剂的制备方法及其在污水处理中的应用，属于水处理和环境治理技术领域。称取一定量的氧化石墨烯溶解于去离子水中，并进行超声处理得到均匀的悬浊液，标记为分散液1；将一定量的乙醇溶液加入到步骤1中的分散液1中继续搅拌，得到分散液2；称取一定量的四水醋酸锰和L‑赖氨酸加入到步骤二中的分散液2中，继续搅拌得到悬浊液3，再将悬浊液3转移至内衬为聚四氟乙烯的高压釜中，进行水热反应。本发明吸附及催化降解结果显示四氧化三锰/石墨烯复合气凝胶对于苯酚的吸附率达到了58%，降解率达到了为98%，远高于对比例中的粉体Mn₃O₄（吸附率13%，降解率42%）。

技术领域

本发明属于水处理和环境治理技术领域，具体涉及一种污水处理催化剂的制备方法及其在污水处理中的应用。

背景技术

工业化的快速发展虽然给人们带来了便捷的生活，但同时也对我们赖以生存的环境造成了严重的污染，水污染是造成环境污染的最主要原因。水体中的污染物主要来自于石油化工、纺织印染、造纸、制革、制药等行业，有机染料是废水中常见的污染物之一。常见的污染物去除方法有生物氧化法、吸附法、膜分离法、混凝法、化学氧化法等。

类芬顿是在芬顿基础上发展起来的新的概念。它是利用含多种价态的金属（Cu、Mn、Co等）的化合物，与H₂O₂反应生成具有氧化性质的羟基自由基（-OH），从而达到去除有机污染物的目的。

四氧化三锰（Mn₃O₄）是一种常见的类芬顿催化剂，通常该类材料具备一定的磁性，因此，相较于其他的粉体型材料，可以在反应结束后从体系中通过磁铁中将其吸取出来，解决了分离困难的问题，但是粉体材料对污染物的吸附较弱，不利于实现催化降解效率的最大化。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，本发明提供一种污水处理催化剂的制备方法及其在污水处理中的应用。

本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：设计一种污水处理催化剂的制备方法，按照下述步骤依次进行：

步骤一：称取一定量的氧化石墨烯溶解于去离子水中，并进行超声处理得到均匀的悬浊液，标记为分散液1；

步骤二：将一定量的乙醇溶液加入到步骤1中的分散液1中继续搅拌，得到分散液2；

步骤三：称取一定量的四水醋酸锰和L-赖氨酸加入到步骤二中的分散液2中，继续搅拌得到悬浊液3，再将悬浊液3转移至内衬为聚四氟乙烯的高压釜中，进行水热反应；

步骤四：反应结束后，将所得的黑色产物经过数次洗涤以洗去多余未反应的组分和杂质，并将产物进行冷冻干燥，最终得到污水处理催化剂，即四氧化三锰/石墨烯复合气凝胶。

作为本发明的进一步改进，步骤一中氧化石墨烯的质量为2-9mg，所述的去离子水的容量为50mL。

作为本发明的进一步改进，步骤二中乙醇溶液的质量为20 g，乙醇和水的质量比为9:1、4:1或1:1。

作为本发明的进一步改进，步骤三中四水醋酸锰和L-赖氨酸的质量分别为30-60mg、10-30mg。

作为本发明的进一步改进，步骤三中的水热反应的100-140 ºC，水热时间6-12 h。

作为本发明的进一步改进，步骤三中的冷冻干燥是指在-50~-30℃下干燥24~48h。

一种污水处理剂在污水处理中的应用，按照下述步骤依次进行：

步骤a：将一定质量的四氧化三锰/石墨烯复合气凝胶和一定浓度的H₂O₂加入到含有一定浓度的苯酚的污水中，开启搅拌；

步骤b：记录不同时间下苯酚的浓度C_t，通过(C₀-C_t)/C₀获得降解率；