專(zhuān)利名稱(chēng)：一種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，具體地說(shuō)涉及一種四氧化三鐵負(fù)載納米鈀/鐵顆粒催化劑及其用于對(duì)含氯廢水的脫氯處理。
背景技術(shù)：
納米鈀/鐵顆粒能夠快速去除水中的含氯有機(jī)物早已被證實(shí)，但納米顆粒由于高活性、顆粒間范德華力及磁力作用，極易聚合成大顆粒，降低反應(yīng)活性。對(duì)鐵納米顆粒穩(wěn)定化手段被研究最多的是鐵納米顆粒負(fù)載技術(shù)和鐵納米顆粒分散穩(wěn)定技木:鐵納米顆粒負(fù)載技術(shù)采用多種不同載體負(fù)載鐵納米顆粒使之穩(wěn)定，這些載體包括殼聚糖、硅土、膨潤(rùn)土、活性炭及聚偏氟こ烯微濾膜、纖維素こ酸酷薄膜、尼龍、聚丙烯酸/聚こ烯醇納米纖維等膜材料；鐵納米顆粒分散穩(wěn)定技術(shù)采用不同的穩(wěn)定劑改性鐵納米顆粒，通過(guò)改性增強(qiáng)了鐵納米顆粒間的空間位阻及可能的靜電斥力以穩(wěn)定鐵納米顆粒，常用的穩(wěn)定劑包括羥甲基纖維素CMC、聚丙烯酸PAA、瓜爾豆膠、聚(こ烯醇-Co-醋酸こ烯-Co-衣康酸)PV3A、聚こ烯基吡咯烷酮PVP等。而對(duì)鈀/鐵納米顆粒以穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化或者以載體負(fù)載的改進(jìn)方法雖提高了鈀/鐵納米顆粒穩(wěn)定性及反應(yīng)活性，仍存在處理液與顆粒分離困難的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決納米鈀/鐵顆粒在處理有機(jī)氯化物過(guò)程中易聚合的難題，本發(fā)明在于提出了一種四氧化三鐵負(fù)載穩(wěn)定化的納米鈀/鐵的方法，其目的是通過(guò)四氧化三鐵的鐵磁性負(fù)載穩(wěn)定納米鈀/鐵顆粒，防止顆粒聚合。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:ー種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:1 10;所述納米鈀/鐵顆粒中PcUFe的質(zhì)量比為0.25 0.75:100，優(yōu)選0.5:100。進(jìn)ー步，本發(fā)明所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可按以下方法制得:在氮?dú)獗Ｗo(hù)及機(jī)械攪拌下，將四氧化三鐵粉末加入硫酸亞鐵溶液中，硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量與四氧化三鐵的質(zhì)量比為1: 1^10,充分?jǐn)嚢杌旌虾?通常攪拌2(T60min)，滴加NaBH4的水溶液，所述NaBH4的物質(zhì)的量與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量之比為2:1，滴完后攪拌反應(yīng)l(T30min，然后加入K2PdCl6溶液，K2PdCl6溶液中含有的鈀與硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量的質(zhì)量比為0.25、.75:100，繼續(xù)攪拌l(T30min，分離固體，即制得所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑。所述制備方法中，滴加NaBH4的水溶液，是利用NaBH4的還原性將硫酸亞鐵中的亞鐵離子還原為穩(wěn)定化的納米0價(jià)鐵Fe°。所述制備方法中，加入K2PdCl6溶 液進(jìn)行反應(yīng)后，制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑的懸浮液，將其分離固體可采用磁性分離固體，也可以采用普通分離手段如過(guò)濾、離心的方法分離出固體產(chǎn)物。制得的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可于真空干燥箱中干燥、存儲(chǔ)備用。本發(fā)明提供的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可用于催化脫氯處理含氯廢水，所述含氯廢水為含有含氯有機(jī)物的廢水。進(jìn)ー步，所述應(yīng)用的方法為:磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在厭氧環(huán)境下，攪拌下催化脫氯含有含氯有機(jī)物的廢水，所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑中含有的納米鈀/鐵顆粒的質(zhì)量以廢水的體積計(jì)為0.5^2.0g/L，所述廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為0.f 20mg/L，跟蹤檢測(cè)至反應(yīng)完全，磁性分離除去固體，得到脫氯處理后的水。本發(fā)明提供的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可用于處理廢水中各種含氯有機(jī)物的催化脫氯，如2，4- ニ氯苯氧こ酸、2，4- ニ氯苯酚，其中2，4- ニ氯苯氧こ酸較難催化脫氯，因此本發(fā)明主要以2，4- ニ氯苯氧こ酸的脫氯為研究方向，但本發(fā)明方法同樣適用其他含氯有機(jī)物的脫氯處理過(guò)程。所述應(yīng)用中，所述含氯有機(jī)物優(yōu)選為2，4- ニ氯苯氧こ酸(簡(jiǎn)稱(chēng)2，4-D)。所述應(yīng)用的方法中，所述廢水的初始pH值為2.6-9.5，優(yōu)選2.6^7.8，更優(yōu)選
4.r7.8，最優(yōu)選為pH值7.8。廢水的初始pH值較低時(shí)會(huì)更有利本發(fā)明實(shí)施。但廢水的初始pH值在7.8時(shí)仍有非常好的脫氯效果，此外，廢水的pH值過(guò)低，如低至2.6，對(duì)Fe的消耗量及對(duì)反應(yīng)器損傷較大。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知鈀/鐵顆粒的適用PH值范圍。本發(fā)明應(yīng)用方法中，反應(yīng)溫度通常為15_40°C，優(yōu)選20_30°C，最優(yōu)選30°C。所述攪拌的速度通常為150_300rpm。所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑中含有的納米鈀/鐵顆粒的質(zhì)量以廢水的體積計(jì)為0.5^2.0g/L，優(yōu)選lg/L。本發(fā)明所述厭氧環(huán)境是鈀/鐵顆粒脫氯處理廢水時(shí)的必需環(huán)境，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的條件，一般通入氮?dú)庖员３謪捬醐h(huán)境。所述廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為0.f20mg/L，本發(fā)明方法中，出于研究的需要，模擬廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為l(T20mg/L，處理效果經(jīng)驗(yàn)證較佳，對(duì)于更低濃度的有機(jī)廢水，本發(fā)明同樣能夠達(dá)到很高的脫氯效率。在實(shí)際水污染處理工業(yè)中，可根據(jù)廢水中含氯有機(jī)物的實(shí)際濃度調(diào)整納米鈀/鐵顆粒的投加量。較為具體的，推薦本發(fā)明所述應(yīng)用的方法按以下步驟進(jìn)行:磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在厭氧環(huán)境下，150-300rpm攪拌速率下，催化脫氯含有2，4- ニ氯苯氧こ酸的廢水，反應(yīng)溫度20-30°C，所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑中含有的納米鈀/鐵顆粒的質(zhì)量以廢水的體積計(jì)為0.5^2.0g/L，所述廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為0.r20mg/し初始pH值為7.8，跟蹤檢測(cè)至反應(yīng)完全，磁性分離除去固體，得到脫氯處理后的水；所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:廣10;所述納米鈀/鐵顆粒中Pd、Fe的質(zhì)量比為
0.25、.75:100。本發(fā)明的作用原理在于:首先，四氧化三鐵具有磁性，對(duì)納米Pd/Fe顆粒起到穩(wěn)定負(fù)載的作用，能夠保持顆粒分散；其次，F(xiàn)ecVFe3O4有效地金屬-氧化物界面的形成為電子從Fe°最終傳送到目標(biāo)污染物提供可選擇路徑，再次，F(xiàn)eVFe3O4合成物可能使電子從Fe°經(jīng)Fe3O4傳送到H2O提供不同的水腐蝕路徑，提高體系的H2生成，而Fe3O4的存在又有利于氫傳遞到鈀催化劑表面，利于鈀催化劑對(duì)2，4-D的催化加氫；此外，F(xiàn)e3O4針狀結(jié)構(gòu)上的八面體位置能為Fe3+和Fe2+提供通用的氧化還原位，因此Fe3+能夠無(wú)結(jié)構(gòu)約束地還原為Fe2+，磁鐵礦還是帶隙很窄的半導(dǎo)體擁有金屬一般的導(dǎo)電性也有利于電子轉(zhuǎn)移。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明所述負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的制備エ藝簡(jiǎn)單，條件溫和，載體四氧化三鐵常見(jiàn)易得。2、本發(fā)明制得的負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的還原脫氯能力強(qiáng)，相比沒(méi)有負(fù)載的納米鈀/鐵顆粒，磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的還原脫氯2，4-D的處理效率可提高41.1% 110.4%。3、本發(fā)明使用的載體四氧化三鐵本身具有磁性，可用磁鐵進(jìn)行分離回收處理液中的顆粒，可循環(huán)利用。


實(shí)施例1制得的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑的TEM圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方案作進(jìn)ー步說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。本發(fā)明實(shí)施例中用水均為除氧去離子水，體系的初始pH值以質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%磷酸稀釋10倍體積的磷酸溶液調(diào)節(jié)，并通過(guò)往體系中投加不同體積lg/L2，4-D儲(chǔ)備液，模擬不同濃度的含氯廢水。實(shí)施例1稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解，加入2g四氧化三鐵，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用約IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約85mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為485mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，得到含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑的懸浮液，取少量懸浮液經(jīng)超聲分散后進(jìn)行TEM檢測(cè)，TEM照片如圖1所示。由于經(jīng)過(guò)超聲分散，負(fù)載的納米鈀/鐵顆粒與四氧化三體載體已經(jīng)分散開(kāi)來(lái)，圖1中的黒點(diǎn)為鈀/鐵顆粒，可以看出鈀/鐵顆粒為納米級(jí)尺寸。將含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑懸浮液495mL (其中含有理論質(zhì)量2.5g的磁性負(fù)載型納米鈕/鐵顆粒催化劑，其上負(fù)載0.5g納米鈕/鐵顆粒)的懸浮液495mL直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，此時(shí)體系pH值為
7.8，再加入5mLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為10mg/L，在25°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為1.24mg/L、2.19mg/L，終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為5.76mg/L, 2, 4-D的去除率為89.63%。對(duì)比例1:
稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min,稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉,用約IOOmL水溶解,得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約85mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為485mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為
0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，得到含有納米鈀/鐵顆粒催化劑的懸浮液495mL，其中含有納米鈀/鐵顆粒催化劑的理論質(zhì)量為0.5g，該體系直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，此時(shí)體系pH值為7.8，再加入5mLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為10mg/L，在25°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為
4.97mg/L、l.48mg/L，終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為2.14mg/L, 2, 4-D的去除率為47.33%。由此可見(jiàn)，同等條件下使用等量的納米鈀/鐵顆粒進(jìn)行脫氯處理，使用四氧化三鐵負(fù)載時(shí)，50min即可去除89.63%的2，4-D，而不投加四氧化三鐵時(shí)，210min只去除了47.33%的2，4-D，可見(jiàn)本發(fā)明方法顯著的提高了脫氯處理效率。實(shí)施例2稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解,加入0.5g四氧化三鉄，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用約IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約85mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為485mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，即制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑(磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑理論質(zhì)量lg，其上負(fù)載0.5g納米鈀/鐵顆粒)的懸浮液495mL，直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，此時(shí)體系pH值為7.8，再加入5mLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為10mg/L，在25°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為4.03mg/L、2.63mg/L,終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為3.03mg/L，2，4-D的去除率為66.60%。實(shí)施例3稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解,加入5g四氧化三鉄，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用約IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約85mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為485mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，即制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑(磁性負(fù)載型納米鈕/鐵顆粒催化劑的理論質(zhì)量5.5g,其上負(fù)載0.5g納米鈕/鐵顆粒)的懸浮液495mL，直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，此時(shí)體系PH值為7.8，再加入5mLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為10mg/L，在25°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為0.32mg/L、2.03mg/L,終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為5.45mg/L，2，4-D的去除率為97.14%。實(shí)施例4稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解,加入5g四氧化三鐵，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用約IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約80mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為480mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，即制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑(理論質(zhì)量2.5g，其上負(fù)載0.5g納米鈀/鐵顆粒)的懸浮液490mL，直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，此時(shí)體系PH值為7.8，再加入IOmLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為20mg/L，在25°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為8.04mg/L、5.54mg/L，終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為3.68mg/L, 2, 4-D的去除率為 60.71%。實(shí)施例5稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解,加入2g四氧化三鐵，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用約IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約85mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為485mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，即制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑(理論質(zhì)量2.5g，其上負(fù)載0.5g納米鈀/鐵顆粒)的懸浮液，直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，調(diào)節(jié)體系PH值到4.1，再加入5mLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為10mg/L，在25°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為0.42mg/L、0.44mg/L,終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為6.49mg/L, 2，4-D的去除率為95.79%。實(shí)施例6稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解，加入2g四氧化三鐵，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用約IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約85mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為485mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，即制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑(理論質(zhì)量2.5g，其上負(fù)載0.5g納米鈀/鐵顆粒)的懸浮液495mL，直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，此時(shí)體系PH值為7.8，再加入5mLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為10mg/L，在30°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為1.07mg/L、2.22mg/L，終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為4.73mg/L, 2, 4-D的去除率為90.13%。實(shí)施例7稱(chēng)取2.49g七水合硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加入約300mL水溶解，加入2g四氧化三鉄，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用約IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約80mL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，以上用水總體積為480mL，之后繼續(xù)攪拌lOmin，再加15mL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdCl6溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.75:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，即制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑(理論質(zhì)量2.5g，其上負(fù)載有0.5g納米鈀/鐵顆粒)的懸浮液495mL，直接加2，4-D儲(chǔ)備液進(jìn)行還原脫氯實(shí)驗(yàn)。繼續(xù)通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，此時(shí)體系pH值為7.8，再加入5mLlg/L的2，4-D儲(chǔ)備液，使得2，4-D的初始濃度為10mg/L，在30°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為0.34mg/L、2.78mg/L，終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為5.77mg/L, 2, 4-D的去除率為 97.02%。實(shí)施例8稱(chēng)取2.49g硫酸亞鐵于三ロ燒瓶中，加IOOmL水溶解，加入2g四氧化三鐵，通氮?dú)鈼l件下，攪拌20min，稱(chēng)取0.68g硼氫化鈉，用IOOmL水溶解，得硼氫化鈉水溶液，將其勻速滴加入到三ロ燒瓶中，并用約IOOmL水清洗燒杯后加入到三ロ燒瓶中，滴完后繼續(xù)攪拌IOmin,再加IOmL質(zhì)量濃度為933.4mg/L的K2PdC16溶液(Pd =Fe質(zhì)量比為0.5:100)到燒瓶中，攪拌反應(yīng)lOmin，過(guò)濾分離固體，濾餅真空干燥，即制得磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑2.5g (負(fù)載0.5g納米鈕/鐵顆粒)。三ロ燒瓶?jī)?nèi)裝上述催化劑2.5g，通入氮?dú)庖跃S持厭氧環(huán)境，加入500mL濃度為10mg/L、初始pH值為7.8的2，4-D水溶液，在25°C溫度下、200rpm攪拌反應(yīng)，跟蹤取樣品液相色譜檢測(cè)，在反應(yīng)50min后所取樣品測(cè)得2，4-D及中間產(chǎn)物2-氯苯氧こ酸濃度分別為3.05mg/L、2.83mg/L,終產(chǎn)物苯氧こ酸濃度為3.25mg/L, 2，4-D的去除率為72.88%。磁性分離除去催化劑，即得到脫氯處理后的水。
權(quán)利要求
1.ー種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，其特征在于所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:廣10;所述納米鈀/鐵顆粒中PcUFe的質(zhì)量比為0.25^0.75:100。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，其特征在于所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑按以下方法制得:在氮?dú)獗Ｗo(hù)及機(jī)械攪拌下，將四氧化三鉄粉末加入硫酸亞鐵溶液中，硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量與四氧化三鐵的質(zhì)量比為I: riO,充分?jǐn)嚢杌旌虾?，滴加NaBH4水溶液，所述NaBH4的物質(zhì)的量與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量之比為2:1，滴完后攪拌反應(yīng)l(T30min，然后加入K2PdCl6溶液，K2PdCl6溶液中含有的鈀與硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量的質(zhì)量比為0.25、.75:100，繼續(xù)攪拌l(T30min，分離固體，即制得所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在催化脫氯處理含氯廢水中的應(yīng)用，所述含氯廢水為含有含氯有機(jī)物的廢水。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于所述應(yīng)用的方法為: 磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在厭氧環(huán)境下，攪拌下催化脫氯含有含氯有機(jī)物的廢水，所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑中含有的納米鈀/鐵顆粒的質(zhì)量以廢水的體積計(jì)為0.5^2.0g/L，所述廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為0.f20mg/L，跟蹤檢測(cè)至反應(yīng)完全，磁性分離除去固體，得到脫氯處理后的水。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于所述含氯有機(jī)物為2，4-ニ氯苯氧こ酸。
6.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用， 其特征在于所述廢水的初始pH值為2.6-9.5。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:1~10;所述納米鈀/鐵顆粒中Pd、Fe的質(zhì)量比為0.25~0.75:100。并公開(kāi)了所述的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在催化脫氯處理含氯廢水中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的制備工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，催化劑易于分離，并且催化劑還原脫氯能力強(qiáng)，相比沒(méi)有負(fù)載的納米鈀/鐵顆粒，磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的還原脫氯2,4-D的處理效率可提高41.1%~110.4%。
文檔編號(hào)C02F101/36GK103111306SQ201310048828
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者周紅藝, 雷雙健, 梁思 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)