一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ-MnOOH纳米线的制备方法与流程

本发明涉及一种水处理材料制备方法，特别是涉及一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ-mnooh纳米线的制备方法。

背景技术：

含酚废水主要来自焦化厂、煤气厂、石油化工厂和绝缘材料厂等工业部门以及石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纤维、合成染料、有机农药和酚醛树脂生产过程。酚类化合物是水环境中主要的有机污染物，长期饮用被酚污染的水可引起慢性积累性中毒，酚对水生生物、农作物都有一定的毒害，含酚浓度高于100mg/l的废水直接灌田，会引起农作物的减产甚至枯死。

高级氧化技术是针对含酚废水处理的一种有效方法，其主要作用机理是产生羟基自由基（•oh^-）或硫酸根自由基（•so4^2-）。相比较羟基自由基（•oh^-），硫酸根自由基（•so4^2-）具有更高的选择性、更强的氧化性和更长的半衰期，在水中寿命较长，可以破坏有机化合物的结构，甚至在一定程度上使其矿化。因此，近些年来，基于•so4^2-的自由基催化氧化技术得到了广泛的研究。

过渡金属（以铁、锰、钴为主）氧化物是一类活化过硫酸盐产生•so4^2-的催化剂，然而普遍具有催化效率低、稳定性差、过硫酸盐用量大（过硫酸盐氧化剂与污染物物质的量之比大于10）等缺陷。针对这些问题，本发明制备出形貌可控的一维γ-mnooh纳米线，能够在较低的过硫酸盐含量下快速降解苯酚，催化过程高效绿色，能够有效的去除水中酚类污染物。

现有的过硫酸盐催化剂普遍具有催化效率低、稳定性差、氧化剂用量高等不利因素。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ-mnooh纳米线的制备方法，本发明利用水热法，以水作反应溶剂，以高锰酸钾作为锰源，在高温环境下反应制得γ-mnooh催化剂。通过调节制备温度、反应时间和选择不同的表面活性剂及其用量达到控制γ-mnooh催化剂不同形貌的目的。本方法操作简单，产量高，反应过程绿色环保。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ-mnooh纳米线的制备方法，所述方法包括以下制备过程：

将表面活性剂溶解于高纯水中，再加入高锰酸钾，至完全溶解，将所得溶液在高温高压环境下反应；将所得催化剂洗涤、离心并干燥即得到γ-mnooh纳米线催化剂；纳米线的长径比可通过调节制备参数控制在12-20；高锰酸钾与表面活性剂的质量比为6：4-9：7；制备过程以乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂；水热合成反应釜的衬套为聚四氟材质；洗涤、离心指用高纯水和乙醇溶液洗涤和离心，乙醇溶液质量分数为95%。

所述的一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ-mnooh纳米线的制备方法，，所述干燥温度为40-80℃。

所述的一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ-mnooh纳米线的制备方法，所述水热反应时间为4h-18h。

所述的一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ-mnooh纳米线的制备方法，所述高温环境为120℃-210℃。

本发明的优点与效果是：

本发明利用水热法，以水作反应溶剂，以高锰酸钾作为锰源，在高温环境下反应制得γ-mnooh催化剂。通过调节制备温度、反应时间和选择不同的表面活性剂及其用量达到控制γ-mnooh催化剂不同形貌的目的。本方法操作简单，产量高，反应过程绿色环保。在过硫酸盐氧化剂与酚类污染物物质的量之比小于5的情况下，去除率达到99.9%。

附图说明

图1长径比为12的γ-mnooh纳米线催化剂的sem图；

图2长径比为15的γ-mnooh纳米线催化剂的sem图；

图3长径比为20的γ-mnooh纳米线催化剂的sem图；

图4不同制备温度下制备出的催化剂降解酚类废水的效果图；

图5不同加热时长下制备出的催化剂降解酚类废水的效果图；

图6加入不同剂量表面活性剂制备出的催化剂降解酚类废水的效果图。

具体实施方式

下面结合具体原料用量，制备温度、反应时间对催化剂的制备方法及对含酚废水的处理性能做进一步说明。

实施例1

称取0.5g十二烷基苯磺酸钠溶解于高纯水中，再加入0.7g高锰酸钾，至完全溶解。将所得溶液置于水热反应釜中，在120℃-210℃高温环境下加热12h。将所得催化剂洗涤、离心并干燥即得到γ-mnooh纳米线催化剂，对模拟含酚废水处理效果图如附图4所示。

实施例2

称取5ml乙二醇溶解于高纯水中，再加入0.7g高锰酸钾，至完全溶解。将所得溶液置于水热合成反应釜中在180℃高温环境下加热4h-21h制得催化剂。将所得催化剂洗涤、离心并干燥即得到γ-mnooh纳米线催化剂，对模拟含酚废水处理效果图如附图5所示。

实施例3

分别称取0.1g-0.6g十六烷基三甲基溴化铵超声溶解于高纯水中，再加入0.7g高锰酸钾，继续超声至完全溶解。将所得溶液置于水热合成反应釜在180℃高温环境下加热4h制得催化剂。将所得催化剂洗涤、离心并干燥即得到γ-mnooh纳米线催化剂，对模拟含酚废水处理效果图如附图6所示。

以上实施例中制备出的γ-mnooh催化剂，通过降解模拟含酚废水实验进一步比较在不同制备条件下制得催化剂的催化效果，催化反应条件如下：称取不同制备条件下制得的催化剂各0.01g分别加入到100ml浓度为2.656*10^-4mol/l的模拟含酚废水中，室温下超声15分钟后加入1.25*10^-4molpms，进行催化反应。

技术特征：

技术总结
一种用于含酚废水处理的形貌可控的γ‑MnOOH纳米线的制备方法，涉及一种水处理材料制备方法，所述方法包括以下制备过程：将表面活性剂溶解于高纯水中，再加入高锰酸钾，至完全溶解，将所得溶液在高温高压环境下反应；将所得催化剂洗涤、离心并干燥即得到γ‑MnOOH纳米线催化剂；纳米线的长径比可通过调节制备参数控制在12‑20；高锰酸钾与表面活性剂的质量比为6：4‑9：7；制备过程以乙二醇、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠作为表面活性剂；水热合成反应釜的衬套为聚四氟材质；本方法操作简单，产量高，反应过程绿色环保。在过硫酸盐氧化剂与酚类污染物物质的量之比小于5的情况下，去除率达到99.9%。

技术研发人员：吴丹;高英楠;刘妍;宁森
受保护的技术使用者：沈阳化工大学
技术研发日：2019.01.10
技术公布日：2019.04.12