[发明专利]一种γ-FeOOH催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种γ‑FeOOH催化剂的制备方法，催化剂的制备方法是将铁刨花原料进行碱洗处理以除去表面残存的油类，之后进行酸洗以刻蚀其表面从而变得粗糙，以便于γ‑FeOOH的负载；将处理好的铁刨花原料浸入电解质溶液中一定时间，然后捞出脱水再风干处理一定时间，如此重复干湿交替处理；最后，将铁刨花浸入电解质溶液中，并向溶液中通入微纳米气泡，捞出、漂洗、烘干即得，制备方法操作简单、条件温和、成本低，本发明以铁刨花为载体的表面负载γ‑FeOOH的催化剂应用于催化臭氧氧化降解水体系中的有机污染物，表现出较高的催化臭氧氧化活性，能有效降解水体系中的有机污染物。

技术领域

本发明公开了一种γ-FeOOH催化剂的制备方法，具体涉及一种以铁刨花为载体的表面负载γ-FeOOH的污水治理催化剂，属于催化氧化治理污水技术领域。

背景技术

铁元素是以化合物的状态存在于自然界中，含铁的矿物种类很多，有的具有工业价值，有的则具备一定的催化剂性能，比如针铁矿(α-FeOOH)、正方纤铁矿(β-FeOOH)、纤铁矿(γ-FeOOH)等。近年来，羟基氧化铁(FeOOH)一类的功能材料在催化能力上所展现出来的惊人潜力引起了研究者们的广泛关注。

研究发现，铁基催化剂催化臭氧深度处理某煤化工废水，COD去除率达到67％，TOC去除率达到59％，较单独的臭氧氧化效果提升显著。采用铁剂催化剂催化臭氧氧化去除草酸，COD去除率达到85％以上，其效果显著优于单独臭氧氧化的效果，且通过ESR技术验证了铁基催化剂催化臭氧氧化过程中存在·OH，是降解有机物的有效成分。

传统的γ-FeOOH成品为纳米粉末状，在使用时需要特定的载体来配合，此时由于粉末处于堆积状态，有效的接触面积比较小，导致大部分催化剂未能有效的参与反应。除此之外，传统制备方法在合成γ-FeOOH需要使用大量的亚铁盐(氯化亚铁盐、硫酸亚铁盐、硝酸亚铁盐)、碱液以及强氧化剂，原料的使用量极大，成本较高。

申请号为CN202011198531.8的中国发明专利申请公开了一种催化臭氧形成高级氧化的微通道整砌填料，提供了一种采用刨花状钢材原料作为γ-FeOOH载体的方案，其采用的刨花状钢材原料进行表面钝化改性的方式为：通过化学强氧化方法使其表面生成一层致密的γ-FeOOH保护层，该保护层的初始厚度大于0.15μm，优选0.15～0.50μm(随着运行时间厚度增加)，初始致密度大于99.9％，最大可达99.99％。保护层的厚度最大可达0.50μm以上。致密性越好，保护性越好，越是不会在反应过程被消耗。如果保护层原始厚度小于0.15μm，其初始致密度必然会下降，一旦致密度小于99.9％，内部Fe元素容易在处理费用过程被反应消耗掉。

在该方案形成γ-FeOOH的改性过程中，将钢刨花钢材载体用投加Na₂CO₃和NaHCO₃的H₂O₂溶液进行改性，同时还利用臭氧布气，容易使得改性过程中钢刨花的亚铁离子与铁离子在电解质溶液的作用下形成的初级复合产物——绿锈被深度氧化成水铁矿或其他产物，影响γ-FeOOH催化剂在钢刨花上的纯度，使得γ-FeOOH在上附着不够均匀，进而劣化γ-FeOOH在治理污水过程中的催化氧化效果。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有γ-FeOOH在载体上附着不均匀的问题，提供一种改进的γ-FeOOH催化剂的制备方法，以钢铁材料切削产生的铁刨花为载体，提高γ-FeOOH在载体上的附着纯度和均匀性。

本发明采用如下技术方案实现：

一种γ-FeOOH催化剂的制备方法，所述催化剂以铁刨花为载体，其上均匀负载有纳米级的γ-FeOOH，其制备方法包括以下步骤：

(1)碱洗除去铁刨花表面残存油类，然后酸洗刻蚀铁刨花表面，使铁刨花表面变得粗糙，以便于γ-FeOOH的负载；