2h，即為海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4的納米非均相 類芬頓催化劑。
[0035]本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4的納米非均相類芬頓催化劑的照片 如圖1所示，從圖1可知，催化劑呈現小球狀，直徑在1.5mm左右；圖2是施加外磁場時，海藻酸 鹽核外包覆銅/磁性Fe3O 4的納米非均相類芬頓催化劑的分散狀態，從圖2可知，催化劑小球 能后很好的聚集在一起，這為催化劑的快速分離提供了驗證。
[0036] 為了能夠比較直觀的觀察到催化劑表面的微觀結構而進行微區分析，本試驗制備 的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O 4的納米非均相類芬頓催化劑的場發射掃描電子顯微鏡照 片如圖3所示，從圖3可知，非均相類芬頓催化劑表面的磁性Fe 3O4納米顆粒的形貌趨近于球 形，平均粒徑約為30nm，這與粒度分布分析中對納米顆粒平均粒徑的表征結果是基本一致 的。微區的H)S分析結果如表1所示，
[0037] 表1X射線光電子能譜(EDS)分析
[0039]從EDS分析可知，微區表面的元素主要由Fe、Cu及其氧化鹽等組成。
[0040]本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4的納米非均相類芬頓催化劑的XRD 譜圖如圖4所示，從圖4可以看出，衍射譜峰均出現在20 = 30.4°、35.7°、43.4°、53.8°、 57.5°、62.8°附近，這6個譜峰分別對應反尖晶石型Fe3O 4的（220)、（311)、（400)、（422)、 (511)、（440)面的衍射峰，與Fe3O 4的X射線衍射譜圖標準卡片JCroS(19-0629)對比，圖譜特 征峰是基本一致的，可以認定載體上反向共沉淀法形成的為反尖晶石結構的Fe 3〇4。
[0041] 利用本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4的納米非均相類芬頓催化劑處 理含羅丹明B的廢水，廢水性質：羅丹明B含量80mg/L，pH = 5.4。分別取三個錐形瓶，加入 100mL含羅丹明B的廢水，再分別加入0.2mL濃度為5mol/L H2〇2(第一組），lg海藻酸鹽核外包 覆銅/磁性Fe3O 4的納米非均相類芬頓催化劑(第二組）、0.2mL濃度為5mol/L H2O2及Ig海藻 酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4的納米非均相類芬頓催化劑(第三組），考察各組催化劑的吸附 能力和非均相芬頓的氧化能力。同時對反應后催化劑鐵和銅的溶出量進行了測定。得到的 各催化劑體系對羅丹明B的去除率隨時間變化關系曲線如圖5所示，圖中，a為第一組的去除 率隨時間變化關系曲線，b為第二組的去除率隨時間變化關系曲線，c為第三組的去除率隨 時間變化關系曲線，從圖5可以看出，H 2O2對羅丹明B的去處能力有限，僅為7.32%，本試驗制 備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe 3O4的納米非均相類芬頓催化劑對羅丹明B的吸附作用占 了 16.2%，顯著低于該催化劑的芬頓作用(84.71%)，說明本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆 銅/磁性Fe3O 4的納米非均相類芬頓催化劑對羅丹明B的降解作用顯著。同時總鐵和銅離子的 溶出分別為l〇mg/L和5.12mg/L。
[0042] 試驗2:本試驗與試驗1不同的是步驟一中，將氯化亞鐵和氯化鐵替換為硫酸亞鐵 和磷酸鐵，并以lmol/L的NaOH作為沉淀劑，其余步驟與參數均與試驗1相同。
[0043]采用0.2mL濃度為5mol/L H2O2及Ig本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4 的納米非均相類芬頓催化劑處理羅丹明B的廢水，廢水性質與試驗1中的相同，羅丹明B的去 除率為87.22%。
[0044]試驗3:本試驗與試驗1不同的是步驟一中以5mol/L的KOH作為沉淀劑，步驟三中將 混懸漿料緩慢滴加入到2mol/L的氯化銅溶液中，其余步驟與參數均與試驗1相同。
[0045]采用0.2mL濃度為5mol/L H2O2及Ig本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4 的納米非均相類芬頓催化劑處理羅丹明B的廢水，廢水性質與試驗1中的相同，羅丹明B的去 除率為76.34%。
[0046]試驗4:本試驗制備的海藻酸鹽包覆的銅/磁性Fe3O4納米非均相類芬頓催化劑與試 驗1相同。
[0047]采用0.2mL濃度為5mol/L H2O2及Ig本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4 的納米非均相類芬頓催化劑處理羅丹明B的廢水，與試驗1不同的是羅丹明B廢水的pH = 2.5,羅丹明B的去除率為90.23%。
[0048]試驗5:本試驗與試驗1不同的是步驟一中以3mol/L的氨水作為沉淀劑，步驟三中 將混懸漿料緩慢滴加入到4.5mol/L的氯化銅溶液中，其余步驟與參數均與試驗1相同。 [0049]采用0.2mL濃度為5mol/L H2O2及Ig本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4 的納米非均相類芬頓催化劑處理羅丹明B的廢水，與試驗不同的是羅丹明B廢水的pH=4,羅 丹明B的去除率為83.59%。
[0050]試驗6:本試驗與試驗1不同的是步驟一中以lmol/L的氨水作為沉淀劑，其余步驟 與參數均與試驗1相同。
[0051 ]采用0.2mL濃度為5mol/L H2O2及Ig本試驗制備的海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4 的納米非均相類芬頓催化劑處理羅丹明B的廢水，與試驗不同的是羅丹明B廢水的pH = 6.1， 羅丹明B的去除率為78.19%。
【主權項】
1. 一種海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4的納米非均相類芬頓催化劑，其特征在于該催 化劑是以海藻酸鈉為內核、核外包覆Fe 304磁納米顆粒和氯化銅的球形顆粒，顆粒的粒徑為1 ~1.5毫米，Fe3〇4磁納米顆粒的粒徑為15~35納米。2. -種海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4的納米非均相類芬頓催化劑的制備方法，其特 征在于該方法按以下步驟進行： 一、 將二價鐵鹽與三價鐵鹽按照摩爾比為1: (2~3)混合均勻，然后升溫至30~70°C，在 攪拌條件下加入濃度為1~5mol/L的堿溶液作為沉淀劑，攪拌反應1~1.5h后，靜止沉淀，去 除上清液，將沉淀物用超純水洗凈直至pH為中性，再超聲分散5~lOmin后，轉移保存，得到 磁性納米Fe 3〇4分散液； 二、 將海藻酸鈉溶液加入步驟一中制備的磁性納米Fe3〇4分散液中并混合均勻，制備成 混懸衆料； 三、 將步驟二得到的混懸漿料滴加到濃度為0.1~5mo 1/L的氯化銅溶液中，靜止反應2 ~3h后，將固相物其從溶液中分離出來，在溫度為60~90 °C的條件下烘干12~15h，即得海 藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4的納米非均相類芬頓催化劑。3. 根據權利要求2所述的一種海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4的納米非均相類芬頓催 化劑的制備方法，其特征在于步驟一中的二價鐵鹽為硫酸鹽、氯化鹽或者磷酸鹽;三價鐵鹽 為硫酸鹽、氯化鹽或者磷酸鹽。4. 根據權利要求2或3所述的一種海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4的納米非均相類芬頓 催化劑的制備方法，其特征在于步驟一中的堿為氨水、氫氧化鈉或者氫氧化鉀。5. 根據權利要求2或3所述的一種海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4的納米非均相類芬頓 催化劑的制備方法，其特征在于步驟二中混懸漿料中海藻酸鈉濃度為〇. 25~1 Og/L。6. 根據權利要求2或3所述的一種海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3〇4的納米非均相類芬頓 催化劑的制備方法，其特征在于步驟二中混懸漿料中磁性納米Fe 3〇4的重量占混懸漿料重量 為 0.05 ~25%。
【專利摘要】一種海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4的納米非均相類芬頓催化劑及其制備方法，本發明涉及非均相芬頓催化劑及其制備方法。它是要解決現有的均相芬頓催化劑的pH要求嚴格、催化劑離子的難以分離及流失的技術問題。該催化劑是以海藻酸鈉為內核、核外包覆Fe3O4磁納米顆粒和氯化銅的球形顆粒。制備方法：一、向二價鐵鹽與三價鐵鹽溶液中加入沉淀劑，將沉淀清洗后分散成磁性納米Fe3O4分散液；二、將海藻酸鈉溶液加入到分散液中并混合均勻，制備成混懸漿料；三、將混懸漿料滴加到氯化銅溶液中，靜止反應，分離后，烘干即得海藻酸鹽核外包覆銅/磁性Fe3O4的納米非均相類芬頓催化劑。可用于水處理中。
【IPC分類】B01J31/28, B01J23/745, C02F101/38, C02F1/28, C02F101/34, C02F1/72
【公開號】CN105665028
【申請號】CN201610130380
【發明人】邱珊, 鄧鳳霞, 楊基先, 徐善文, 楊樂
【申請人】哈爾濱工業大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月8日