專利名稱：一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種載鐵非金屬礦非均相芬頓催化劑的制備方法，尤其涉及一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
水中難降解有機(jī)物的來源非常廣泛，對其處理一直是水處理領(lǐng)域的難題。而高級氧化技術(shù)由于具有氧化能力強(qiáng)和無二次污染等特點，被認(rèn)為是處理水中難降解有機(jī)物最有應(yīng)用前景的方法。高級氧化處理技術(shù)中，芬頓技術(shù)具有處理效率高、成本相對較低、容易工業(yè)化等特點，逐漸成為目前高級氧化技術(shù)中的主要方法之一。近十年來，國外許多學(xué)者已將芬頓技術(shù)從實驗室研究逐漸轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究，用于處理實際難降解廢水。但對于普通均相芬頓體系而言，因其只有在較低的PH下才能有效地進(jìn)行，需要對廢水反復(fù)調(diào)解pH值，徒增處理成本，而且均相芬頓系統(tǒng)的催化劑混溶于廢水中，反應(yīng)結(jié)束后還會產(chǎn)生大量的含鐵污泥，后處理復(fù)雜。為解決芬頓系統(tǒng)應(yīng)用的瓶頸問題，將鐵離子固定化成為固相催化劑，構(gòu)成非均相芬頓體系，可以不受PH值限制，是目前芬頓系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。凹凸棒土，又稱坡縷石，是一種鏈層狀結(jié)構(gòu)的含水鎂鋁硅酸鹽黏土礦物，在環(huán)境保護(hù)、化工、輕工、農(nóng)林、建材等多個領(lǐng)域均有極其廣泛的應(yīng)用。其價格低廉，具有較大的比表面積、較強(qiáng)的吸附性能以及一定的離子交換能力。但天然凹凸棒土的雜質(zhì)含量多，酸改性可使凹凸棒土內(nèi)部細(xì)長而致密有序的晶束被打斷、分散，雜質(zhì)如鈣、鎂、錳被大量去除，吸附能力、離子交換能力明顯增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的是一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法，其目的旨在將鐵離子牢固負(fù)載于載體上，既是一種浸潰技術(shù)，也是一種離子交換技術(shù)，將鐵離子經(jīng)過浸潰和離子交換后牢固負(fù)載于凹凸棒土上，制備成一種非均相Fenton催化劑,這樣可以增大pH值范圍，且催化劑能夠多次重復(fù)使用，避免產(chǎn)生二次污染。具有一定的經(jīng)濟(jì)價值和實用性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法，包括如下工藝步驟
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后過5— 20目；
B、取適量已篩選出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土質(zhì)量5— 20倍的物質(zhì)量為2 — lOmol/L的鹽酸溶液里；均勻攪拌，攪拌速度為60— 300r/min，得樣品；
C、將步驟B樣品離心10—60min,所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500-1800r/min,離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾或者不經(jīng)過離心直接過濾，可用快速濾紙，將過濾后樣品在103-105° C烘干2-3h，得到改性凹凸棒土 ；
D、將步驟C所得凹凸棒土研磨過40—200目篩；
E、采用濃度為O.5 -2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 5:1 — 20:1的比例，將步驟D所得凹凸棒土在水浴鍋中浸泡6-24小時；
F、將步驟E中制得的凹凸棒土以1500-1800 r/min的轉(zhuǎn)速，離心10 — 60min，或用快速濾紙過濾，在103-105° C條件下烘干2-3h，并研磨至步驟D所述的粒度大小，催化劑制備完成。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明將鐵牢固附著于凹凸棒土上，制備成催化劑，形成非均相芬頓體系，能夠高效率得處理難降解廢水。此工藝方法對廢水中苯酚等污染物的去除率可以達(dá)到95%以上。充分利用了凹凸棒土的離子交換性、吸附性和芬頓反應(yīng)的強(qiáng)氧化性，不產(chǎn)生二次污染，且催化劑可以多次重復(fù)使用，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會效益。
具體實施例方式實施例1
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后過5目；
B、取適量已篩選出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土質(zhì)量10倍的物質(zhì)量為6mol/L的鹽酸溶液里；均勻攪拌，攪拌速度為80r/min，得樣品；
C、將步驟B樣品以轉(zhuǎn)速離心為1500r/min, IOmin,所述離心機(jī)的離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾；或者不經(jīng)過離心直接過濾，可用快速濾紙，將過濾后樣品在103° C條件下烘干2h，得到改性凹凸棒土；
D、將步驟C所得凹凸棒土研磨過100目篩；
E、采用濃度為Imol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土為5:1，將步驟D所得凹凸棒土在水浴鍋中浸泡6小時；
F、將步驟E中制得的凹凸棒土以1500r/min的轉(zhuǎn)速，離心lOmin，或用快速濾紙過濾，在103° C條件下烘干2h，并研磨至步驟D所述的粒度大小，催化劑制備完成；
G、將制備好的凹凸棒土用于苯酚模擬廢水的實驗中，去除率能夠達(dá)到99%。實施例2
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后過15目；
B、取適量已篩選出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土質(zhì)量15倍的物質(zhì)量為2mol/L的鹽酸溶液里；均勻攪拌，攪拌速度為60r/min，得樣品；
C、將步驟B樣品離心35min,所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1600r/min,離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾；或者不經(jīng)過離心直接過濾，可用快速濾紙，將過濾后樣品在105° C條件下烘干2. 5h,得到改性凹凸棒土 ；
D、將步驟C所得凹凸棒土研磨過200目篩；
E、采用濃度為2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 20:1的比例，將步驟D所得凹凸棒土在水浴鍋中浸泡24小時；
F、將步驟E中制得的凹凸棒土以離心轉(zhuǎn)速1800r/min,60min,或用快速濾紙過濾,在105° C條件下烘干3h，并研磨至步驟D所述的粒度大小，催化劑制備完成；
G、將制備好的凹凸棒土用于苯酚模擬廢水的實驗中，去除率能夠達(dá)到99%。實施例3
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后過20目；
B、取適量已篩選出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土質(zhì)量20倍的物質(zhì)量為lOmol/L的鹽酸溶液里；均勻攪拌，攪拌速度為300r/min，得樣品；
C、將步驟B樣品離心60min,所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1800r/min,離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾；或者不經(jīng)過離心直接過濾，可用快速濾紙，將過濾后樣品在105° C條件下烘干2. 5h,得到改性凹凸棒土 ；
D、將步驟C所得凹凸棒土研磨過40目篩；
E、采用濃度為O.5 mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 10:1的比例，將步驟D所得凹凸棒土在水浴鍋中浸泡12小時；
F、將步驟E中制得的凹凸棒土以離心轉(zhuǎn)速1600r/min, 60min,或用快速濾紙過濾,在105° C條件下烘干2. 5h，并研磨至步驟D所述的粒度大小，催化劑制備完成；
G、將制備好的凹凸棒土用于苯酚模擬廢水的實驗中，去除率能夠達(dá)到99%。實施例4
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后過10目；
B、取適量已篩選出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土質(zhì)量5倍的物質(zhì)量為8mol/L的鹽酸溶液里；均勻攪拌，攪拌速度為lOOr/min，得樣品；
C、將步驟B樣品離心60min,所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500r/min,離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾；或者不經(jīng)過離心直接過濾，可用快速濾紙，將過濾后樣品在104° C條件下烘干3h，得到改性凹凸棒土；
D、將步驟C所得凹凸棒土研磨過150目篩；
E、采用濃度為2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 15:1的比例，將步驟D所得凹凸棒土在水浴鍋中浸泡10小時；
F、將步驟E中制得的凹凸棒土以離心轉(zhuǎn)速1600r/min，離心40min，或用快速濾紙過濾，在105° C條件下烘干2h，并研磨至步驟D所述的粒度大小，催化劑制備完成；
G、將制備好的凹凸棒土用于苯酚模擬廢水的實驗中，去除率能夠達(dá)到99%。實施例5
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后過18目；
B、取適量已篩選出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土質(zhì)量5倍的物質(zhì)量為lOmol/L的鹽酸溶液里；均勻攪拌，攪拌速度為250r/min，得樣品；
C、將步驟B樣品離心30min,所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1560r/min,離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾；或者不經(jīng)過離心直接過濾，可用快速濾紙，將過濾后樣品在104° C條件下烘干2. 5h,得到改性凹凸棒土 ；
D、將步驟C所得凹凸棒土研磨過150目篩；
E、采用濃度為2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土20:1的比例，將步驟D所得凹凸棒土在水浴鍋中浸泡24小時；
F、將步驟E中制得的凹凸棒土以離心轉(zhuǎn)速1800r/min，離心60min，或用快速濾紙過濾，在105° C條件下烘干3h，并研磨至步驟D所述的粒度大小，催化劑制備完成；
G、將制備好的凹凸棒土用于苯酚模擬廢水的實驗中，去除率能夠達(dá)到99%。本發(fā)明將鐵離子負(fù)載于改性凹凸棒土上，制備成非均相芬頓催化劑，能夠高效率處理難降解廢水，解決了均相芬頓中低pH值，會產(chǎn)生鐵泥，帶來二次污染等瓶頸問題。且鐵離子負(fù)載量大，附著穩(wěn)定，不容易析出，催化劑可以多次重復(fù)使用。此外，凹凸棒土價格低廉，具有較大的比表面積、較強(qiáng)的吸附性能以及一定的離子交換能力，將鐵固定在凹凸棒土上，作為催化劑，加入雙氧水后形成非均相芬頓體系，能夠很好得發(fā)揮凹凸棒土的吸附性能和芬頓反應(yīng)的強(qiáng)氧化性。載鐵凹凸棒土的非均相芬頓催化劑制備工藝包括凹凸棒土改性、負(fù)載鐵離子兩大部分。原凹凸棒土酸改性后，隨著H+對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)八面體陽離子由外向內(nèi)的逐漸滲透，八面體中陽離子逐步甚至完全被取代，內(nèi)部細(xì)長而致密有序的晶束被打斷、分散，雜質(zhì)被大量去除，吸附能力、離子交換能力明顯增加。改性目的是增加交換及吸附鐵離子量；負(fù)載鐵離子采用浸潰及離子交換法，部分鐵離子發(fā)生二次取代，進(jìn)入凹凸棒土晶體內(nèi)部，部分鐵離子形成鐵的羥基氧化物附著在凹凸棒土表面。鐵的羥基氧化物能夠與雙氧水反應(yīng)，產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的羥基，能夠?qū)㈦y降解有機(jī)物進(jìn)行氧化分解。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法，其特征是該方法包括如下工藝步驟A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后過5— 20目；B、取適量已篩選出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土質(zhì)量5— 20倍的物質(zhì)量為2 — lOmol/L 的鹽酸溶液里；均勻攪拌，攪拌速度為60— 300r/min，得樣品；C、將步驟B樣品離心10—60min,所述離心機(jī)的轉(zhuǎn)速為1500-1800r/min,離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾；或者不經(jīng)過離心直接過濾，可用快速濾紙，將過濾后樣品在 103-105° C條件下烘干2-3h，得到改性凹凸棒土 ；D、將步驟C所得凹凸棒土研磨過40—200目篩；E、采用濃度為0.5-2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 5:1 — 20:1的比例，將步驟D所得凹凸棒土在水浴鍋中浸泡6-24小時；F、將步驟E中制得的凹凸棒土以1500-1800r/min的轉(zhuǎn)速，離心10 — 60min，或用快速濾紙過濾，在103-105° C條件下烘干2-3h，并研磨至步驟D所述的粒度大小，催化劑制備完成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟B，鹽酸溶液凹凸棒土的液固比為5:1 — 20:1，所選酸溶液濃度為2 — IOmol/ L0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法，其特征在于，所述步驟E中的水浴溫度保持在50—100° C。
全文摘要
本發(fā)明是一種載鐵凹凸棒土非均相芬頓催化劑的制備方法，工藝步驟A、取凹凸棒土粉碎；B、取適量凹凸棒土浸泡在酸溶液里，均勻攪拌得樣品；C、將樣品離離心后將上層懸浮液經(jīng)過過濾、干燥得到改性凹凸棒土；D、將凹凸棒土研磨過篩；E、采用濃度為0.5-2mol/L的FeCl3溶液，將凹凸棒土在水浴鍋中浸泡6-24小時；F、將凹凸棒土離心或過濾，干燥并研磨至原粒度，制得成品。優(yōu)點利用浸漬和離子交換將鐵離子負(fù)載于改性凹凸棒土上，制備成非均相芬頓催化劑，能高效率地處理難降解廢水，解決了均相芬頓中低pH值，會產(chǎn)生鐵泥，帶來的二次污染問題。在廢水處理中發(fā)揮凹凸棒土的吸附性能、離子交換性能和芬頓反應(yīng)的強(qiáng)氧化性。
文檔編號B01J37/02GK103041815SQ20131000049
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月4日
發(fā)明者周培國, 張楠, 胡媛, 孫盼華, 張文妍, 吳光前, 肖天巖, 李一新, 方艷 申請人:南京林業(yè)大學(xué)