本發(fā)明屬于染料廢水處理，具體涉及一種復配型鉻鐵礦催化劑及其制備方法和應用。

背景技術：

1、fenton氧化法是法國科學家fenton在1894年首次發(fā)現(xiàn)的，在酸性溶液中fe2+可催化h2o2產(chǎn)生強氧化性·oh將酒石酸氧化。在20世紀60年代，加拿大學者eisenhaner首次利用fenton反應降解苯酚廢水和烷基苯廢水取得成功后，fenton氧化法開始受到環(huán)境催化領域?qū)W者的廣泛關注。與其它處理技術相比，fenton氧化法具有反應條件溫和、設備要求低、操作方便、成本低廉、氧化速率快、對氧化對象無選擇性等優(yōu)點，幾乎可以氧化所有的有機物，具有極大的應用潛力。

2、芬頓反應是目前處理有機廢水的主要方法之一，主要是利用雙氧水作為氧化劑，在金屬離子存在時催化分解產(chǎn)生羥基自由基。羥基自由基有強氧化性，標準電極電位2.80v，可以深度氧化降解廢水中大多數(shù)有機污染物。fenton法作為一種高級氧化工藝在處理染料廢水時具有很多優(yōu)點，如反應沒有選擇性，反應條件溫和，操作簡單等。

3、傳統(tǒng)的芬頓反應催化劑在cod達到一定的去除率后，無法再去除有機物，催化活性較低。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種復配型鉻鐵礦催化劑及其制備方法和應用，解決了傳統(tǒng)的芬頓反應催化劑在cod達到一定的去除率后，無法再去除有機物，催化活性較低的問題。

2、一種復配型鉻鐵礦催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：

3、將鉻鐵礦石與二氧化錳、碳酸鹽在800℃～1000℃溫度下煅燒5h～9h，得煅燒物；所述鉻鐵礦石、二氧化錳和碳酸鹽的質(zhì)量比為5～15∶2～3∶10～20；

4、將所述煅燒物與無機堿溶液反應8h～10h，過濾后固體為堿化物；所述煅燒物和無機堿溶液質(zhì)量比為1～5∶20～30；

5、將所述堿化物與鎳鹽在500℃～800℃下煅燒4h～6h，冷卻后加水，劇烈攪拌2h～4h，過濾后的固體即為所述復配型鉻鐵礦催化劑；其中，所述堿化物、鎳鹽和水的質(zhì)量比為5～8∶10～14∶20～30。

6、制得的復配型鉻鐵礦催化劑具備多金屬活性催化中心，可以同時激活反應物，有效降低反應的活化能壘；同時，金屬活性中心之間電子結構的調(diào)控在反應過程中促進了催化劑表面的重構以及在重構過程中電子轉(zhuǎn)移導致了更多反應活性位點的暴漏，從而使其具有優(yōu)異的催化性能。

7、碳酸鹽的加入可以活化鉻鐵礦石，與鉻鐵礦石中的雜質(zhì)結合成渣而與金屬分離，改變鉻鐵礦石結構，使其易于分解。同時，碳酸鹽分解反應也能產(chǎn)生二氧化碳等防止熱損失的氣體。這些氣體可以形成一層防熱層，可以降低焙燒過程中的熱損失。

8、加入無機堿溶液主要是將煅燒物中一些有效成分，如鉻，鐵，錳盡可能轉(zhuǎn)化為固體沉淀出來，同時還可以除去一些可溶性的雜質(zhì)。

9、優(yōu)選的，所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鎂中的一種或幾種。

10、優(yōu)選的，所述無機堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水溶液、氫氧化鋰溶液中的一種或幾種；所述無機堿溶液的質(zhì)量濃度為20％～30％。

11、優(yōu)選的，所述鉻鐵礦為高鉻鉻鐵礦、高鐵鉻鐵礦、高鋁鉻鐵礦中的一種或幾種。

12、優(yōu)選的，所述鎳鹽為硝酸鎳、亞硝酸鎳、氯化鎳、溴化鎳、硫酸鎳中的一種或幾種。

13、本發(fā)明的第二個目的在于保護所述任一種制備方法制得的復配型鉻鐵礦催化劑。

14、本發(fā)明的第三個目的在于保護所述的復配型鉻鐵礦催化劑在芬頓反應中的應用。

15、優(yōu)選的，具體應用方法為：在10～50℃條件下，將所述復配型鉻鐵礦催化劑、雙氧水加入待降解染料溶液中，反應50min～60min，測定待降解染料的濃度；所述復配型鉻鐵礦催化劑的加入量為待降解染料的0.1wt％～0.3wt％，雙氧水的加入量為待降解染料的0.5vt％～1.5vt％。

16、優(yōu)選的，所述待降解染料的起始濃度為400mg/l～800mg/l。

17、優(yōu)選的，所述待降解染料為甲基橙、羅丹明b、偶氮苯、亞甲基藍中的一種或幾種。

18、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

19、1.本發(fā)明提供了一種復配型鉻鐵礦催化劑的制備方法，制得的催化劑對廢水中有機污染物具有很好的降解效果，解決了傳統(tǒng)芬頓反應催化劑催化活性低、穩(wěn)定性差的問題。既實現(xiàn)了鉻鐵礦原礦的高值化利用，又降低了芬頓反應的催化劑生產(chǎn)成本，具有重大的環(huán)境效益和經(jīng)濟價值。

20、2.本發(fā)明制備的復配型鉻鐵礦催化劑循環(huán)使用3次后，染料污染物去除率從96％下降到92％，表明該復配型鉻鐵礦催化劑循環(huán)穩(wěn)定性好。

技術特征：

1.一種復配型鉻鐵礦催化劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述一種復配型鉻鐵礦催化劑的制備方法，其特征在于，所述碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸鋰、碳酸鈣、碳酸鋇、碳酸鎂中的一種或幾種。

3.根據(jù)權利要求2所述一種復配型鉻鐵礦催化劑的制備方法，其特征在于，所述無機堿溶液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水溶液、氫氧化鋰溶液中的一種或幾種；所述無機堿溶液的質(zhì)量濃度為20％～30％。

4.根據(jù)權利要求3所述一種復配型鉻鐵礦催化劑的制備方法，其特征在于，所述鉻鐵礦為高鉻鉻鐵礦、高鐵鉻鐵礦、高鋁鉻鐵礦中的一種或幾種。

5.根據(jù)權利要求4所述一種復配型鉻鐵礦催化劑的制備方法，其特征在于，所述鎳鹽為硝酸鎳、亞硝酸鎳、氯化鎳、溴化鎳、硫酸鎳中的一種或幾種。

6.根據(jù)權利要求1～5所述任一種制備方法制得的復配型鉻鐵礦催化劑。

7.一種權利要求6所述的復配型鉻鐵礦催化劑在降解染料中的應用。

8.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于，具體應用方法為：在10℃～50℃條件下，將所述復配型鉻鐵礦催化劑、雙氧水加入待降解染料溶液中，反應50min～60min，測定待降解染料溶液的濃度；所述復配型鉻鐵礦催化劑的加入量為待降解染料的0.1wt％～0.3wt％，雙氧水的加入量為待降解染料的0.5vt％～1.5vt％。

9.根據(jù)權利要求8所述的應用，其特征在于，所述待降解染料的起始濃度為400mg/l～800mg/l。

10.根據(jù)權利要求9所述的應用，其特征在于，所述待降解染料為甲基橙、羅丹明b、偶氮苯、亞甲基藍中的一種或幾種。

技術總結
本發(fā)明涉及染料廢水處理技術領域，公開了一種復配型鉻鐵礦催化劑及其制備方法和應用，制備方法具體包括以下步驟：將鉻鐵礦石與二氧化錳、碳酸鹽在800℃～1000℃溫度下煅燒5h～9h，得煅燒物；將所述煅燒物與無機堿溶液反應8h～10h，過濾后固體為堿化物；將所述堿化物與鎳鹽在500℃～800℃下煅燒4h～6h，冷卻后加水，劇烈攪拌2h～4h，過濾后的固體即為所述復配型鉻鐵礦催化劑。本發(fā)明提供了一種用于芬頓反應的復配型鉻鐵礦催化劑制備方法，該催化劑對廢水中有機污染物具有很好的降解效果，解決了傳統(tǒng)芬頓催化劑催化活性低、穩(wěn)定性差的問題。

技術研發(fā)人員：魏少妮,王熙熙
受保護的技術使用者：西安科技大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/21