[发明专利]一种基于强化臭氧吸附的多相催化臭氧氧化除污染技术及其应用

摘要

本发明针对常规粉末状催化剂不利于实现水相中的分离的缺陷，提出一种新型催化剂锰铁尖晶石(MnFe₂O₄，MFO)的制备方法。其集成了MnO_x、Fe_xO_y等多种形态锰铁氧化物各自优越的吸附催化性能，有效地增加水中溶解性臭氧含量，进而可以作为催化剂有效提高臭氧对水体中的非那西丁等药物及个人护理品(PPCPs)强化去除效果；更重要的是锰铁尖晶石具有磁性，可以通过磁场完成其在水中的分离，为催化剂的清洗和多次循环使用提供了新方法。此外，我国锰和铁蕴藏丰富，以锰和铁为原料构建的高效催化剂，具有成本低廉、易获得等优势。该催化剂采用锰盐、铁酸盐以及碱液共沉淀的方法制备而成，工艺简单，便于操作，且催化剂的制备周期相对较短，在含PPCPs的饮用水或污水处理中具有潜在的应用前景。

主权项

一种用于催化臭氧氧化除污染技术中的磁性纳米铜铁羟基氧化物，其特征在于：集成了Fe_x(OH)_y、Cu_x(OH)_y二元金属羟基氧化物的表面特性，不仅可以实现催化臭氧氧化降解水中存在非那西丁等药物及个人护理品，而且可以利用其自身的磁性效应实现对粉末磁性纳米铜铁羟基氧化物水相分离，所述磁性纳米铜铁羟基氧化物，以铁盐和铜盐为活性组分源，通过碱液沉淀、陈化、表面清洗、烘干、研磨和过筛工序制备而得；其成分为铜铁二元金属羟基氧化物，比表面积为42.5107±0.1039m²/g，总孔容为0.1135cm³/g，平均孔径为11.68nm，介孔面积为41.6103m²/g，介孔体积为0.1135cm³/g；所述磁性纳米铜铁羟基氧化物赤泥基催化剂的制备方法可通过以下几个步骤实现，(1)准确称量6.04g(0.025mol)三水合硝酸铜和20.2g(0.05mol)九水合硝酸铁，完全溶解于100mL的去离子水中，得到澄清溶液，并静止放置0.5小时；(2)准确称量80g(2mol)氢氧化钠，完全溶解于250mL去离子水中；(3)在上述硝酸铜和硝酸铁的混合溶液中逐滴加入75mL NaOH溶液调整混合溶液pH值至7～8之间，形成带有沉淀的悬浊液；(4)将上述悬浊液加热至90.0℃，并在此温度下陈化2h；(5)对陈化后的悬浊液进行洗涤，具体过程为：倾倒上清液，加入去离子水并搅拌清洗悬浊液中沉淀物，再覆盖瓶口陈化1h后测量上清液pH值，重复此步骤若干次直到上清液pH值不变或上清液中不含NO₃^‑为止；(6)将上述悬浊液过滤，过滤物沉淀物在70℃下干燥24h，得干燥粉末；(7)将干燥粉末研磨至细颗粒，过0.15mm～0.30mm筛，得到磁性纳米铜铁羟基氧化物。