本發(fā)明屬于有機廢水處理用催化劑技術領域，具體涉及一種鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑及其制備方法和應用。

背景技術：

低熔點纖維因結晶性較差沒有明顯熔點，更確切的說是一種低溫熱熔纖維，其作為一種新型粘合劑由于加工方便、能耗低，廣泛應用于非織造布生產(chǎn)中，與傳統(tǒng)化學粘合劑相比，具有粘結性好、環(huán)保等優(yōu)點。近年來，低溫熱熔長絲作為鞋面膠粘劑在3D飛織鞋面的織造中也得到了長足的發(fā)展，不但降低了生產(chǎn)成本，簡化了鞋面的生產(chǎn)過程，而且相對傳統(tǒng)使用膠水粘合而言實現(xiàn)了環(huán)保要求。

目前，市場上用于3D飛織鞋面的低溫熱熔絲包括兩種類型：一種是低溫熱熔聚酰胺類，即低溫熱熔尼龍，主要是指三元和四元無規(guī)共聚酰胺，如CN101555635A中所公開的方法；另一種是低溫熱熔聚酯類，主要是指低溫熱熔PET類纖維。低溫熱熔尼龍具有優(yōu)良的粘結性和柔韌性，但是價格高，用于3D飛織鞋面使得成本增加很多。而低溫熱熔聚酯如專利CN 1962716A中所述，雖然成本上相比尼龍有優(yōu)勢，但是織造的鞋面硬挺韌性差、易脆裂、粘結強度低。

為解決上述問題，現(xiàn)有技術通常采用1，4-丁二醇取代乙二醇并添加一定改性劑制備綜合性能優(yōu)異的低溫熱熔聚酯。CN 101338023A公開的技術方案采用PTA，IPA，1，4-丁二醇和聚乙二醇制得熔點在110-160℃的改性低熔點共聚酯，產(chǎn)品具有結晶性能好、特性黏度高及不易粘連的優(yōu)點，但結晶度較高的低溫熱熔絲，用于3D飛織鞋面經(jīng)熱定型后容易造成白點，影響鞋面外觀。另外，日本公開號為10-298271的專利的技術方案中的酯化反應是在加壓條件下進行，使得酯化過程中四氫呋喃生成比例較高，嚴重影響產(chǎn)品性能和生產(chǎn)穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術缺陷，提供一種鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑的應用。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑，由膨潤土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和鐵粉通過氯化鈣交聯(lián)制成，其中，膨潤土和海藻酸鈉為包埋劑，氯化鈣為交聯(lián)劑。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，所述膨潤土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和氯化鈣的比例為：2～4g∶0.2～1g∶2～5g∶100mL∶2～10g。

一種上述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將膨潤土和活性炭粉溶于去離子水中，攪勻后再加入海藻酸鈉，攪拌至均勻，然后再攪拌6～10h；

(2)在步驟(1)所得的物料中添加鐵粉，然后攪拌5～30min；

(3)將無水氯化鈣完全溶解于去離子水中，得氯化鈣溶液，該氯化鈣溶液的濃度為4～8wt％；

(4)將步驟(2)所得的物料滴入步驟(3)所得的氯化鈣溶液中，形成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(5)將步驟(4)所得的凝膠小球用去離子水進行洗滌，即可得到所述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑。

上述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑在處理含有有機污染物的廢水中的應用。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，在常溫和中性pH的條件下，將所述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑與過硫酸鹽一同加入到所述廢水中。

進一步優(yōu)選的，所述過硫酸鹽在所述廢水中的濃度為0.5～2.5mmol/L，所述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑在所述廢水中的濃度為4～8g/L。

進一步優(yōu)選的，所述過硫酸鹽為過硫酸鈉或過硫酸鉀。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑與過硫酸鹽一同加入含有有機污染物的廢水中，二者接觸形成大量具有強氧化性的硫酸根自由基，從而氧化有機污染物使其降解。

2、本發(fā)明鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑與過硫酸鹽協(xié)同作用，無需外加能量，常溫中性pH條件下即能達到反應所需條件，相比于均相過硫酸鹽體系，非均相過硫酸鹽體系能夠持續(xù)不斷地提供硫酸根自由基，從而持續(xù)降解水中的有機污染物。

3、本發(fā)明的鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑的效率高，其形成的多孔結構，內(nèi)部表面積大，較好的負載鐵和炭。

4、本發(fā)明鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑與過硫酸鹽的投加量均很少，而且鐵離子的釋放量很小，從而降低成本，并且催化劑經(jīng)過過濾后可分離再次使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1制備的鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑的外觀圖。

圖2為本發(fā)明實施例1制備的鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑的電子顯微鏡照片。

圖3是本發(fā)明實施例2中不同體系處理水中活性黑5(RBK5)的效果圖。

圖4是本發(fā)明實例例2中不同的體系總鐵的溶出量對比圖。

具體實施方式

以下通過具體實施方式結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行進一步的說明和描述。

實施例1

(1)將2～4g膨潤土溶于去離子水(去離子水100mL)，再加入0.2～1g活性炭粉，最后加入2～5g海藻酸鈉攪拌至溶解；

(2)將步驟(1)所得的物料放在機械攪拌6～10h；

(3)在步驟(2)所得的物料添加鐵粉2～10g，然后攪拌5～30min；

(4)配制濃度為4～8wt％的氯化鈣溶液；

(5)將步驟(3)所得的物料倒入漏斗中，然后將步驟(4)的氯化鈣溶液放在磁力攪拌器上，然后讓步驟(3)所得的物料在上述氯化鈣溶液中凝膠成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(6)將步驟(5)所得的凝膠小球用去離子水進行洗滌，將其進行水封或者真空保存?zhèn)溆茫玫饺鐖D1和圖2所示的所述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑。

實施例2

鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑(小球，MABs)的制備：

(1)將2g膨潤土溶于去離子水(去離子水100mL)，再加入0.2g活性炭粉，最后加入2g海藻酸鈉攪拌至溶解；

(2)將步驟(1)所得的物料放在機械攪拌6～10h；

(3)在步驟(2)所得的物料添加鐵粉2g，然后攪拌5～30min；

(4)配制濃度為4wt％的氯化鈣溶液；

(5)將步驟(3)所得的物料倒入漏斗中，然后將步驟(4)的氯化鈣溶液放在磁力攪拌器上，然后讓步驟(3)所得的物料在上述氯化鈣溶液中凝膠成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(6)將步驟(5)所得的凝膠小球用去離子水進行洗滌，然后備用。

向兩組反應器中分別加入100mL含有50mg/L的活性黑5(RBK5)溶液，接著分別加入鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑(小球，MABs)，使其濃度分別為4g/L，向其中一組投加氧化劑過硫酸鹽(過硫酸鈉)的濃度為100mmol/L的溶液2mL，其濃度為2mmol/L。用紫外可見分光光度計檢測處理效果，如圖3所示，在25℃和pH值為7條件下，30min后RBK5的降解率為95.42％。

由圖4可知反應進行到30min，F(xiàn)e+C/PDS的體系鐵溶出達134.09mg/L，而Fe-MABs/PDS體系的鐵溶出僅為4.24mg/L，是Fe+C/PDS體系鐵溶出的3.16％，可見Fe-MABs/PDS體系可以大大降低鐵的溶出量，從而提高鐵的使用效率，也降低過量鐵流失造成的過硫酸鹽浪費。(PDS為過硫酸鹽)

本領域普通技術人員可知，本發(fā)明的技術方案在下述范圍內(nèi)變化時，仍然能夠得到于上述實施例相同或相近的技術方案，仍然屬于本發(fā)明的保護范圍：

一種鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑，由膨潤土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和鐵粉通過氯化鈣交聯(lián)制成，其中，膨潤土和海藻酸鈉為包埋劑，氯化鈣為交聯(lián)劑。所述膨潤土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和氯化鈣的比例為：2～4g∶0.2～1g∶2～5g∶100mL∶2～10g。

一種上述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將膨潤土和活性炭粉溶于去離子水中，攪勻后再加入海藻酸鈉，攪拌至均勻，然后再攪拌6～10h；

(2)在步驟(1)所得的物料中添加鐵粉，然后攪拌5～30min；

(3)將無水氯化鈣完全溶解于去離子水中，得氯化鈣溶液，該氯化鈣溶液的濃度為4～8wt％；

(4)將步驟(2)所得的物料滴入步驟(3)所得的氯化鈣溶液中，形成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(5)將步驟(4)所得的凝膠小球用去離子水進行洗滌，即可得到所述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑。

上述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑在處理含有有機污染物的廢水中的應用。在常溫和中性pH的條件下，將所述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑與過硫酸鹽一同加入到所述廢水中。所述過硫酸鹽在所述廢水中的濃度為0.5～2.5mmol/L，所述鐵碳-膨潤土海藻酸鈉凝膠催化劑在所述廢水中的濃度為4～8g/L。所述過硫酸鹽為過硫酸鈉或過硫酸鉀。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。