一種用于染料廢水降解的磁性金屬復合氧化物催化劑的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種降解染料廢水的催化劑的制備及應用。目前所報道的大部分染料廢水催化劑都不能滿足工業生產的實際需求：有些催化劑催化效率低，需要很長時間才能實現降解；有些催化劑催化性能的發揮需要光的輔助；有些催化劑需要較高的溫度才能起到催化降解作用；有些催化劑使用后難以與廢水分離，回收困難。本發明以鐵鹽和鈰鹽為主要原料，摻雜催化劑載體，采用溶膠凝膠法合成磁性金屬復合氧化物催化劑。合成得到的催化劑具有磁性、穩定性好、催化效率高、易于回收，可用于多種染料廢水的快速降解。
【專利說明】一種用于染料廢水降解的磁性金屬復合氧化物催化劑
【技術領域】
[0001]本專利涉及無機化學及廢水處理領域。
【背景技術】
[0002]全球每年大約要生產70萬噸的染料，估計有10%~15%的染料在使用過程中被釋放到環境中，造成嚴重的污染，其中80%是偶氮染料。由于染料廢水中的活性含量很高而且很難生物降解，如不經處理就排放，不僅直接危害人類身體健康，而且嚴重破壞水體、土壤及生態系統，對環境影響非常大。因此研究有效的處理方法具有極其重要的現實意義。
[0003]對染料廢水的處理方法很多，歸納起來主要有物理法、化學法、生物法或這些方法的組合。在眾多的處理方法中，Fenton法因其反應條件溫和、降解效率高、操作方便、成本低廉，成為染料廢水處理的一種主要手段。但傳統的Fenton法也存在一些不足:反應要在pH ^ 3左右的環境下進行，反應前后需要調節廢水的pH值，耗費大量的酸和堿；雙氧水的利用率有待提高；出水因含大量的鐵離子而顯示顏色，鐵離子難以回收且易產生二次污染等等。因此鐵離子的固定化成為Fenton技術的研究方向。
[0004]用鐵系固體催化劑代替溶液中的亞鐵離子，與過氧化氫構成非均相Fenton反應體系，既可以有效地降解染料，又能克服傳統均相Fenton體系的諸多缺點，是一種極具應用前景的 染料廢水處理技術。因而，非均相Fenton催化劑的開發是當前的研究熱點。而目前所報道的大部分催化劑都不能滿足工業生產的實際需求:有些催化劑催化效率低，需要很長時間才能實現降解；有些催化劑催化
性能的發揮需要光的輔助；有些催化劑需要較高的溫度才能起到催化降解作用；有些催化劑使用后難以與廢水分離，回收困難。因此開發一種能在常溫下能快速降解染料、易于回收、能重復利用的催化劑具有實際意義。
【發明內容】
[0005]為了解決上述弊端，本發明的目的是提供一種磁性金屬復合氧化物催化劑，具有降解染料速度快、回收方便、可重復率高等特點。
[0006]本發明的另一個目的是提供一種上述催化劑的制備方法。
[0007]為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是，一種磁性金屬復合氧化物催化劑，其配方如下物質組成:
1)硝酸鈰銨
2)硫酸鐵
3)乙醇
4)聚乙二醇
5)其他金屬載體
在上述配方中以含鐵鹽和含鈰鹽為主要原料，摻雜其它載體(Al2O3),采用溶膠凝膠法合成磁性金屬復合氧化物催化劑。合成得到具有磁性、穩定性好、催化效率高、易于回收的固體催化劑，用于多種染料廢水的快速降解。
[0008]本發明緊密結合工業實際需求，采用簡單易行的溶膠凝膠法合成新型磁性固體催化劑，代替傳統的均相Fenton試劑，用于染料廢水在常溫下及中性環境下的高效降解。制備的催化劑具有磁性，利用催化劑的磁性實現催化劑與廢液的分離，便于催化劑的回收和重復利用，從而降低染料廢水的降解成本。
[0009]所述配方中各物質的重量分別為:
1)硝酸鈰銨3g
2)硫酸鐵5g
3)乙醇35mL
4)聚乙二醇7mL
5)其他金屬載體2g
所述其他金屬載體為三氧化二鋁或二氧化鈦的一種。
[0010]制備本發明的磁性金屬復合氧化物催化劑的方法由如下步驟組成:
I)在燒杯中按上述重量依次稱量硝酸鈰銨，硫酸鐵，乙醇，聚乙二醇和其他金屬載體；
2)將上述混合物在室溫下磁力攪拌10分鐘，然后浸潰I小時；
3)用氨水將上述經過浸潰的混合物調節pH至7?8 ;
4)將已調節pH的上述混合物放入烘箱內，調節烘箱溫度80°C，陳化12小時；
5)用玻璃棒將陳化后的糊狀物攪勻并放入馬弗爐內，450°C下焙燒2小時；
6)取出冷卻干燥，得到成品。
本專利的特色在于:
(I)以含鐵鹽、含鈰鹽為主要原料，再摻雜其它載體，制備復配金屬復合催化劑。
[0011](2)改善傳統的溶膠-凝膠法，簡化合成路線。
[0012](3)利用制備的催化劑實現廢水的常溫、近中性條件下的快速降解。
[0013](4)制備的催化劑具有磁性，利用催化劑的磁性實現固液分離，便于催化劑的回收。
【具體實施方式】
[0014]下面結合【具體實施方式】對本發明做出進一步說明。
[0015]實施例1:在燒杯中按上述重量依次稱量硝酸鈰銨3g，硫酸鐵5g，乙醇35mL，聚乙二醇7mL，以及三氧化二鋁2g，在室溫下磁力攪拌10分鐘，然后浸潰I小時，用氨水將上述經過浸潰的混合物調節pH至7?8，將已調節pH的上述混合物放入烘箱內，調節烘箱溫度80°C，陳化12小時，用玻璃棒將陳化后的糊狀物攪勻并放入馬弗爐內，450°C下焙燒2小時，取出干燥冷卻備用。將50mL甲基橙加入IOOmL燒杯中，加入上述催化劑0.2g，室溫下磁力攪拌。IOmin后，取少量離心分離，取上層清液在466nm下測試吸光度并計算褪色率，褪色率大于99%。
[0016]實施例2:在燒杯中按上述重量依次稱量硝酸鈰銨3g，硫酸鐵5g，乙醇35mL，聚乙二醇7mL，以及二氧化鈦2g，在室溫下磁力攪拌10分鐘，然后浸潰I小時，用氨水將上述經過浸潰的混合物調節pH至7?8，將已調節pH的上述混合物放入烘箱內，調節烘箱溫度80°C，陳化12小時，用玻璃棒將陳化后的糊狀物攪勻并放入馬弗爐內，450°C下焙燒2小時，取出干燥冷卻備用。將50mL甲基橙加入IOOmL燒杯中，加入上述催化劑0.2g，室溫下磁力攪拌。IOmin后，取少量離心分離，取上層清液在466nm下測試吸光度并計算褪色率，褪色率大于99%%。
【權利要求】
1.一種磁性金屬復合氧化物催化劑，其特征是合成簡單，催化劑具有磁性，能在常溫下快速降解染料，易于回收。
2.根據權利I所述的催化劑，其特征是催化劑的配方由硝酸鈰銨、硫酸鐵、乙醇、聚乙二醇及催化劑載體所構成。
3.根據權利2所述的催化劑配方為3g硝酸鈰銨、5g硫酸鐵、35mL乙醇、7mL聚乙二醇及2g催化劑載體所構成。
4.根據權利要求3所述的催化劑載體為三氧化二鋁或二氧化鈦。
5.根據權利要求1所述的催化劑的合成方法為溶膠凝膠法。
【文檔編號】C02F1/00GK103691445SQ201310726027
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】劉瑛, 劉文斌, 商少明 申請人:江南大學