一種應(yīng)用于非均相芬頓體系的鐵碳催化劑制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于非均相芬頓體系的鐵碳催化劑制備方法。此法主要是以聚四氟乙烯為改性原料，將鐵碳浸漬后，在氮氣保護(hù)下煅燒。該法制備的催化劑能夠有效地降低鐵的浸出率，延長使用壽命，并能在一定程度上解決鐵碳表面易結(jié)垢現(xiàn)象，降低了出水的鐵泥含量。該催化劑尤其適用于近中性條件下的非均相芬頓反應(yīng)，能夠高效降解有機(jī)物廢水，具有催化性能好、使用壽命長、價格低廉等優(yōu)點，具有較好的環(huán)保應(yīng)用前景。
【專利說明】一種應(yīng)用于非均相芬頓體系的鐵碳催化劑制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境工程【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種應(yīng)用于非均相芬頓體系的鐵碳催化劑改性方法。
【背景技術(shù)】
[0002]芬頓氧化是是高級氧化技術(shù)中重要氧化處理技術(shù)具有操作過程簡單、反應(yīng)速度快、設(shè)備簡便、環(huán)境友好等特點。提供催化劑Fe2+的同時外加H2O2,從而將H2O2轉(zhuǎn)化成強(qiáng)氧化能力的羥基自由基(.0H)達(dá)到有機(jī)物降解礦化。反應(yīng)過程如下:
[0003]Fe2++H202 — Fe3++0H>.0H
[0004]目前，芬頓氧化主要是直接向溶液中加入均相鐵離子。但均相鐵離子pH適用范圍窄，溶液含鐵濃度高，導(dǎo)致后處理過程產(chǎn)生大量鐵泥，增加了處理成本。非均相芬頓催化劑正好可以克服這些缺點，少量濃度的鐵離子溶出可以降低溶液中的鐵離子濃度，減少鐵泥的產(chǎn)生，還可以拓寬pH適用范圍。因此，開發(fā)出催化效果好，壽命長，pH適用范圍寬，價格低廉的非均相芬頓催化劑具有極大的工業(yè)應(yīng)用價值。
[0005]鐵碳微電解在工業(yè)上應(yīng)用比較成熟，通常是以鐵碳填料自身所含的零價鐵(Fe°)的還原作用和微電解后產(chǎn)生的鐵離子絮凝作用去除廢水中的污染物。鐵碳微小顆粒會在溶液中組成很多微小的原電池。Fetl在體系中失去電子變成Fe2+后，正好可以作為芬頓的催化齊U。雖然目前工業(yè)生產(chǎn)的鐵碳填料價格十分低廉，在工業(yè)上有極大的應(yīng)用價值，但其鐵的浸出率極高，產(chǎn)生大量鐵泥，鐵碳表面也容易結(jié)垢，從而不利于芬頓的進(jìn)行并降低廢水處理效果，縮短催化劑壽命。如何在工業(yè)鐵碳催化劑的基礎(chǔ)上研發(fā)簡單高效的改性制備方法，在保持高催化性能的前提下，降低鐵泥產(chǎn)生，具有重要的應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是通過改性降低鐵碳填料的鐵離子浸出率，延長鐵碳使用壽命，開發(fā)出在芬頓體系適用的非均相鐵碳催化劑。
[0007]本發(fā)明提出的催化劑制備過程如下:
[0008]I)將鐵碳浸泡在無水乙醇中超聲清洗30_60min，過濾后再用無水乙醇清洗數(shù)次。
[0009](2)取晾干后的鐵碳浸潰在10% -30%的聚四氟乙烯溶液l_2h后，抽濾。
[0010](3)將抽濾后的鐵碳，于200°C _400°C通氮氣保護(hù)下煅燒30_60min。
[0011]本發(fā)明具有以下的突出特點和有益效果:
[0012](I)利用聚四氟乙烯將鐵碳表面包覆起來，成功地降低了鐵離子的大量浸出，減少了出水鐵泥含量，并在一定程度上解決了鐵碳表面結(jié)構(gòu)問題。
[0013](2)制備過程簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)，選用工業(yè)生產(chǎn)的鐵碳填料，價格低廉，通過改性延長了催化劑使用壽命，經(jīng)濟(jì)性好。
[0014](3)改性后催化劑鐵離子的浸出降低3-5倍，應(yīng)用于非均相芬頓體系中，可以有效的降解酚類等難生物降解有機(jī)物，并能拓寬pH適用范圍，尤其在近中性pH條件下?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]圖1為鐵碳改性前的電鏡掃描圖。
[0016]圖2為鐵碳改性后的電鏡掃描圖。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明通過以下實施例結(jié)合附圖進(jìn)一步詳述。
[0018](I)本發(fā)明的改性方法
[0019]本發(fā)明主要是改性工業(yè)成型鐵碳填料。首先進(jìn)行鐵碳預(yù)處理，將顆粒狀的鐵碳填料浸泡在無水乙醇中，超聲30min后過濾。然后將鐵碳浸潰在20%聚四氣乙稀溶液中Ih,過濾后在通氮氣的條件下，400°C煅燒30min即可。
[0020](2)該實施例所獲得效果
[0021]該實例改性前的鐵碳SEM如圖1所示，改性后的鐵碳SEM如圖2所示?？梢钥吹礁男灾埃F碳表面多孔，且粗糙不均勻；改性之后表面明顯覆蓋了一層高分子膜，并且可以從圖2中的較小附圖得知，改性后的鐵碳表面覆蓋的是一層高分子纖維狀的薄膜。這樣的改性后鐵碳表面結(jié)構(gòu)大大減低了鐵碳與溶液之間的接觸面積，從而有效地降低了鐵離子
的浸出率。
[0022]廢水為120mg/L的2，4_ 二氯酚，pH=6.7,0.05M無水硫酸鈉作為電解質(zhì)溶液，溶液體積為150mL，每次反應(yīng)加入500mg/L的H202、0.9g改性鐵碳催化劑。分別采用原始鐵碳和改性制備的鐵碳為催化劑，非均相芬頓處理該廢水2h的效果對比如下表。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于非均相芬頓體系的鐵碳催化劑制備方法。具體制備過程如下:(1)將鐵碳浸泡在無水乙醇中超聲清洗30-60min，過濾后再用無水乙醇清洗數(shù)次。(2)取晾干后的鐵碳浸潰在10%-30%的聚四氟乙烯溶液l_2h后，抽濾。(3)將抽濾后的鐵碳，于200°C_400°C通氮氣保護(hù)下煅燒30-60min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法制備的鐵碳作為非均相芬頓催化劑應(yīng)用于有機(jī)廢水處理。
【文檔編號】C02F101/36GK103464160SQ201310442419
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】周明華, 張超, 于新民 申請人:南開大學(xué)