本發(fā)明涉及一種處理廢水催化劑制備方法，特別是涉及一種用于電催化降解有機廢水催化劑制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著造紙、塑料、紡織等行業(yè)的高速發(fā)展，人們合成了越來越多的有機物，其中對人類健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重威脅的難生物降解的有機污染物種類和數(shù)量也日益増多，并伴隨產(chǎn)生大量的有機污染物廢水。由于大部分廢水中殘留的有機物為難降解物質(zhì)，而現(xiàn)階段使用傳統(tǒng)的廢水處理方法如物化法和生化法處理難降解有機廢水出水很難達標，因此必須對有機廢水進行深度處理。近些年來電催化法作為主要的深度處理方法由于不需要投加太多額外化學藥劑，可將有機污染物完全氧化成CO₂和H₂O、反應條件溫和、占地小、處理設(shè)備簡單、可控制性強等優(yōu)點，受到國內(nèi)外研究者的青睞。

但傳統(tǒng)二維電極體系的電催化法，由于其固有的一些缺陷，如比表面積小，電能利用效率低能耗大，運行與建設(shè)成本高等問題，嚴重地制約了它的應用。相比于傳統(tǒng)二維電極的電催化法，三維電極的電催化法提髙了電催化的反應面積、處理效率以及電能利用效率。而三維電極的電催化法的關(guān)鍵技術(shù)在于催化劑及活性效果。

目前，研究活性炭負載金屬離子催化劑成為該領(lǐng)域的研究熱點。公開號為CN 104383953 A的專利申請公開了一種活性炭負載的鈷催化劑及其制備方法和應用，該方法制備條件苛刻，降解廢水時需要過氧化氫，大大增加了降解廢水成本，成效低，而且由于鈷屬于有毒金屬，容易產(chǎn)生二次污染。公開號為CN 105457643 A的一種用于電催化降解有機廢水的活性炭負載型催化劑的制備方法，該方法中使用稀土金屬使生成成本提高，催化劑不易回收，容易產(chǎn)生二次污染。因此，開發(fā)或優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)制備出一種低成本、耗時短、可再生回用、無二次污染的新型催化劑是目前本領(lǐng)域的主要問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于電催化降解有機廢水催化劑制備方法，本發(fā)明將煤質(zhì)活性炭、非晶Fe₇₈Si₁₃B₉和磁性納米 Fe₃O₄相結(jié)合，通過原位沉淀法合成煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑，制備出集吸附-催化-內(nèi)電解-磁分離于一體的催化劑，解決催化劑難以分離回收及有機物高效去除問題。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

用于電催化降解有機廢水催化劑制備方法，該方法為一種制備新型高催化活性煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑的方法，所述方法包括以下過程：

（1）煤質(zhì)活性炭載體的預處理：用去離子水將活性炭載體洗至中性，同時去除表面的灰分和其他雜質(zhì)，置于100℃烘干；在1mol/L的稀硝酸中煮沸30min，冷卻后洗至中性并超聲清洗20min，最后置于80℃下烘干備用；

（2）原位沉淀法制備催化劑：首先，將上述預處理的煤質(zhì)活性炭粉和非晶Fe₇₈Si₁₃B₉粉體分散到蒸餾水中并置于三口燒瓶中，在氮氣氣氛的保護下，加入濃度為1摩爾每升的FeSO₄.7H₂O的溶液10-30毫升，溶液溫度經(jīng)水浴加熱至75℃-95℃；然后以5毫升/分鐘的速度滴加濃度為3摩爾每升NaOH溶液15-35毫升，邊滴加邊攪拌，滴加完畢后，再充分攪拌5分鐘；接著加入濃度為1摩爾每升NaNO₃溶液5-30毫升，保持體系反應2小時；最后經(jīng)磁分離出反應產(chǎn)物，所得反應產(chǎn)物用水、乙醇交替洗滌5次，經(jīng)烘箱真空干燥12小時，干燥后的反應產(chǎn)物在研缽中研磨后過200目篩得到煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑。

所述的用于電催化降解有機廢水催化劑制備方法，所述預處理的煤質(zhì)活性炭粉加入量為30-200克。

所述的用于電催化降解有機廢水催化劑制備方法，所述非晶Fe₇₈Si₁₃B₉粉體加入量為20-200克。

本發(fā)明的優(yōu)點與效果是：

1.本發(fā)明的一種煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑，集合了煤質(zhì)活性炭的吸附性，非晶Fe₇₈Si₁₃B₉高催化活性和納米 Fe₃O₄的磁性，使該催化劑具有吸附-催化-內(nèi)電解-磁分離于一體的特性，同時該催化劑可分離回收，對有機物高效去除，無二次污染。

2.本發(fā)明使用的制備方法為原位沉淀法，相比于用溶膠-凝膠制備活性炭負載型催化劑，工藝簡單，不需要高溫焙燒，同時實驗所需材料價格低廉，不需要稀有金屬等價格昂貴的材料，生產(chǎn)成本低。

3.本發(fā)明方法操作簡單、設(shè)備易得，工藝流程簡單、投資成本低，且制得的催化劑在電催化降解有機廢水過程中無需另外添加其它氧化劑，有利于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應用。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1

本發(fā)明提供一種制備新型高催化活性煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑的方法，具體步驟如下：

（1）煤質(zhì)活性炭載體的預處理：用去離子水將活性炭載體洗至中性，同時去除表面的灰分和其他雜質(zhì)，置于100℃烘干。在1mol/L的稀硝酸中煮沸30min，冷卻后洗至中性并超聲清洗20min，最后置于80℃下烘干備用。

（2）原位沉淀法制備催化劑：首先，將上述預處理的煤質(zhì)活性炭粉（加入量30克）和非晶Fe₇₈Si₁₃B₉粉體（加入量30克）分散到蒸餾水中并置于三口燒瓶中，在氮氣氣氛的保護下，加入濃度為1摩爾每升的FeSO₄.7H₂O的溶液10毫升，溶液溫度經(jīng)水浴加熱至75℃；然后以5毫升/分鐘的速度滴加濃度為3摩爾每升NaOH溶液20毫升，邊滴加邊攪拌，滴加完畢后，再充分攪拌5分鐘；接著加入濃度為1摩爾每升NaNO₃溶液10毫升，保持體系反應2小時；最后經(jīng)磁分離出反應產(chǎn)物，所得反應產(chǎn)物用水、乙醇交替洗滌5次，至溶液pH為中性，經(jīng)烘箱真空干燥12小時，干燥后的反應產(chǎn)物在研缽中研磨后過200目篩得到煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑。

實施例2

本發(fā)明提供一種制備新型高催化活性煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑的方法，具體步驟如下：

（1）煤質(zhì)活性炭載體的預處理：用去離子水將活性炭載體洗至中性，同時去除表面的灰分和其他雜質(zhì)，置于100℃烘干。在1mol/L的稀硝酸中煮沸30min，冷卻后洗至中性并超聲清洗20min，最后置于80℃下烘干備用。

（2）原位沉淀法制備催化劑：首先，將上述預處理的煤質(zhì)活性炭粉（加入量100克）和非晶Fe₇₈Si₁₃B₉粉體（加入量150克）分散到蒸餾水中并置于三口燒瓶中，在氮氣氣氛的保護下，加入濃度為1摩爾每升的FeSO₄.7H₂O的溶液20毫升，溶液溫度經(jīng)水浴加熱至80℃；然后以5毫升/分鐘的速度滴加濃度為3摩爾每升NaOH溶液25毫升，邊滴加邊攪拌，滴加完畢后，再充分攪拌5分鐘；接著加入濃度為1摩爾每升NaNO₃溶液15毫升，保持體系反應2小時；最后經(jīng)磁分離出反應產(chǎn)物，所得反應產(chǎn)物用水、乙醇交替洗滌5次，至溶液pH為中性，經(jīng)烘箱真空干燥12小時，干燥后的反應產(chǎn)物在研缽中研磨后過200目篩得到煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑。

實施例3

本發(fā)明提供一種制備新型高催化活性煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑的方法，具體步驟如下：

（1）煤質(zhì)活性炭載體的預處理：用去離子水將活性炭載體洗至中性，同時去除表面的灰分和其他雜質(zhì)，置于100℃烘干。在1mol/L的稀硝酸中煮沸30min，冷卻后洗至中性并超聲清洗20min，最后置于80℃下烘干備用。

（2）原位沉淀法制備催化劑：首先，將上述預處理的煤質(zhì)活性炭粉（加入量150克）和非晶Fe₇₈Si₁₃B₉粉體（加入量200克）分散到蒸餾水中并置于三口燒瓶中，在氮氣氣氛的保護下，加入濃度為1摩爾每升的FeSO₄.7H₂O的溶液30毫升，溶液溫度經(jīng)水浴加熱至95℃；然后以5毫升/分鐘的速度滴加濃度為3摩爾每升NaOH溶液30毫升，邊滴加邊攪拌，滴加完畢后，再充分攪拌5分鐘；接著加入濃度為1摩爾每升NaNO₃溶液20毫升，保持體系反應2小時；最后經(jīng)磁分離出反應產(chǎn)物，所得反應產(chǎn)物用水、乙醇交替洗滌5次，至溶液pH為中性，經(jīng)烘箱真空干燥12小時，干燥后的反應產(chǎn)物在研缽中研磨后過200目篩得到煤質(zhì)活性炭負載非晶Fe₇₈Si₁₃B₉/納米Fe₃O₄催化劑。