专利名称：铁铬复合氧化物、其制备方法及用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属复合氧化物，具体涉及一种铁铬复合氧化物、其制备方法及用途。
背景技术：
近年来，随着工业迅速发展，污水污染问题日益严重。污水中含有大量有毒有害难降解的有机物质，对人体健康及生态环境存在严重危害。目前，处理污水的一种有效方法为采用芬顿试剂进行污水处理，通过芬顿试剂的氧化作用降解污水中的各类有机污染物，从而使被处理的污水可以循环利用。
但是，采用芬顿试剂进行污水处理时，芬顿反应前需要用硫酸将污水的pH调节至3，反应后还需要用氢氧化钠将pH调节至中性。因此，该种处理方法需要消耗大量的硫酸和氢氧化钠，加大了污水处理成本。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种铁铬复合氧化物，采用该铁铬复合氧化物进行污水处理时，不需要调节污水的PH值，具有污水处理效率高、成本低及操作简单的优点。本发明采用的技术方案如下本发明提供一种铁铬复合氧化物，所述铁铬复合氧化物具有以下通式I :Fe3^xCrxO4I ；其中，0<x<3。优选的，X取值为 O. 18、0· 47、1· 24、1· 78、2· 33、2· 94。优选的，所述铁铬复合氧化物使用Cu-Ka射线测量得到的X-射线粉末衍射在2 Θ为31°、36°、63°显示有特征峰。优选的，所述铁铬复合氧化物粒径为20-32nm。本发明还提供一种铁铬复合氧化物的制备方法，包括以下步骤SI，向16重量份氢氧化钠和7. 65重量份硝酸钠的混合物中加入水，搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665重量份六水合三氯化铬和O. 1-91重量份七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为O. 5-1. 5mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3,惰性气体环境下,加热第二混合溶液至90-100°C后，以5_15ml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持90-100°C 2小时后冷却至20_30°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。优选的，SI中，所述第一混合溶液中，氢氧化钠质量分数为O. 32-1. 6g/ml，硝酸钠质量分数为 O. 153-0. 765g/ml ；
S2中，所述第二混合溶液中，六水合三氯化铬质量分数为O. 107-0. 535g/ml，七水合硫酸亚铁质量分数为O. l-91g/ml。优选的，S4中，干燥条件为100°C的真空干燥箱中隔夜干燥。本发明还提供一种铁铬复合氧化物的用途，所述铁铬复合氧化物用于双氧水处理污水工艺的催化剂。优选的，所述铁铬复合氧化物用于双氧水处理污水工艺的催化剂具体为将所述铁铬复合氧化物和双氧水加入到需要处理的污水中，20_30°C搅拌20分钟-3小时。优选的，铁铬复合氧化物与双氧水的摩尔比为I. 07 I. 78。本发明的有益效果如下·本发明提供一种铁铬复合氧化物，采用该铁铬复合氧化物作为催化剂进行污水处理时，不需要调节污水的PH值，具有污水处理效率高的优点；而且铁铬复合氧化物催化剂是固体，可以重复利用，所以可以降低污水处理的成本；并且，还具有操作简单的优点。
图I为本发明实施例I制备得到的铁铬复合氧化物的X-射线粉末衍射图；图2为污水处理中铁铬复合氧化物用量与处理后污水COD关系的柱形图。
具体实施例方式铁铬复合氧化物制备实施例ISI,向16g氢氧化钠和7. 65g硝酸钠的混合物中加入26ml水,搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665g六水合三氯化铬50. 2358g七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为I. 3mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3，惰性气体环境下，加热第二混合溶液至96°C后，以llml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持95°C 2小时后冷却至25°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。所制得的铁铬复合氧化物粒径为30nm。使用理学18KWX射线仪，在Cu-Ka，λ = I. 5418Α，管电压40kV，管电流200mA，扫描速度10° /min(10-90° )，步长是O. 02° /step的测试条件下对产品进行XRD表征，得到图I所示的X-射线粉末衍射图，其在2 Θ为31°、36°、63°显示有特征峰，XRD表征结果显示，所得到的产物为Fe2.33Cra6704。理由为用jade软件对图I所示的XRD衍射图谱进行物相检索。因为jade软件中的PDF卡片中的标准物相数量的限制，不存在Fe2.33Cra6704的物相。在限定条件为一定存在的元素为Fe，Cr, O的情况下，检索出的最可能存在的几种物相中，FeCr2O4的衍射线和图I所示的铁铬复合氧化物的XRD衍射图谱存在比较好的对应关系。由图I可以看出，铁铬复合氧化物的衍射图谱的三个强峰能够与物相FeCr2O4的三条衍射线(220) (311)和(440)相对应。但是，可以看出在FeCr2O4的衍射线(511)处，所测铁铬复合氧化物的XRD图谱中存在不明显的衍射峰。这说明本发明制备得到的的铁铬复合氧化物与FeCr2O4相似，但不是FeCr2O4。使用美国PERKIN ELMER公司Optima 3300DV ICP等离子体发射光谱仪，在波长工作范围165-782nm，有2路成像光路，配有SCD检测器的条件下对产品进行元素分析，测试结果显示 Fe : Cr : O = 2. 33 : O. 67 : 4。铁铬复合氧化物制备实施例2SI,向16g氢氧化钠和7. 65g硝酸钠的混合物中加入IOml水,搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665g六水合三氯化铬87. 5422g七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为I. 2mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3，惰性气体环境下，加热第二混合溶液至90°C后，以5ml/min的速率滴加SI配制 得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持92°C 2小时后冷却至23°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。所制得的铁铬复合氧化物粒径为23nm，结构式为Fe2.82Cra 1804。使用Cu-K α射线测量得到的X-射线粉末衍射图与实施例I 一致。铁铬复合氧化物制备实施例3SI,向16g氢氧化钠和7. 65g硝酸钠的混合物中加入50ml水,搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665g六水合三氯化铬30. 0790g七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为I. lmol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3,惰性气体环境下,加热第二混合溶液至100°C后，以15ml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持96°C 2小时后冷却至27°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。所制得的铁铬复合氧化物粒径为25m，结构式为Fe2.53Cra4704。使用Cu-K α射线测量得到的X-射线粉末衍射图与实施例I 一致。铁铬复合氧化物制备实施例4SI,向16g氢氧化钠和7. 65g硝酸钠的混合物中加入40ml水,搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665g六水合三氯化铬7. 9311g七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为I. 5mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3，惰性气体环境下，加热第二混合溶液至96°C后，以9ml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持100°C 2小时后冷却至30°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。所制得的铁铬复合氧化物粒径为30nm，结构式为Feh76Crh24CV使用Cu-K α射线测量得到的X-射线粉末衍射图与实施例I 一致。铁铬复合氧化物制备实施例5SI,向16g氢氧化钠和7. 65g硝酸钠的混合物中加入80ml水,搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665g六水合三氯化铬3. 8298g七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为O. 5mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3，惰性气体环境下，加热第二混合溶液至92°C后，以13ml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持90°C 2小时后冷却至20°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。所制得的铁铬复合氧化物粒径为23nm，结构式为Feh22Crh78CV 使用Cu-K α射线测量得到的X-射线粉末衍射图与实施例I 一致。铁铬复合氧化物制备实施例6SI,向16g氢氧化钠和7. 65g硝酸钠的混合物中加入23ml水,搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665g六水合三氯化铬I. 6068g七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为O. 8mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3,惰性气体环境下,加热第二混合溶液至93°C后，以13ml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持95°C 2小时后冷却至24°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。所制得的铁铬复合氧化物粒径为27nm，结构式为Fea67Cr2.3304。使用Cu-K α射线测量得到的X-射线粉末衍射图与实施例I 一致。铁铬复合氧化物制备实施例7SI,向16g氢氧化钠和7. 65g硝酸钠的混合物中加入48ml水,搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液；S2，搅拌下，向5. 35665g六水合三氯化铬O. 1141g七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为O. 7mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液；S3，惰性气体环境下，加热第二混合溶液至92°C后，以9ml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕；S4，将S3得到的反应液继续保持98°C 2小时后冷却至28°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。所制得的铁铬复合氧化物粒径为33nm，结构式为FeaC16Ci^94O4q使用Cu-K α射线测量得到的X-射线粉末衍射图与实施例I 一致。污水处理方法实施例I将摩尔比为1.07的Fe2 33Crtl 67O4和双氧水加入到需要处理的污水中，26°C搅拌2. 5小时。处理后污水颜色明显变清。污水处理方法实施例2将摩尔比为I. 78的Fe2 82Crtll8OjP双氧水加入到需要处理的污水中，29°C搅拌
I.5小时。处理后污水颜色明显变清。污水处理方法实施例3将摩尔比为I. 23的？62.530。4704和双氧水加入到需要处理的污水中，21°C搅拌2小时。处理后污水颜色明显变清。污水处理方法实施例4将摩尔比为I. 35的Fe1.^Cr1.2404和双氧水加入到需要处理的污水中，28°C搅拌2小时。处理后污水颜色明显变清。污水处理方法实施例5将摩尔比为I. 68的Fe122Cr178O4和双氧水加入到需要处理的污水中，25°C搅拌I小时。处理后污水颜色明显变清。污水处理方法实施例6
将摩尔比为I. 21的Fetl 67Cr2 33O4和双氧水加入到需要处理的污水中，30°C搅拌3小时。处理后污水颜色明显变清。污水处理方法实施例7将摩尔比为I. 13的Fetl tl6Cr2 94O4和双氧水加入到需要处理的污水中，20°C搅拌20分钟。处理后污水颜色明显变清。试验例I 本试验例用于考察铁铬复合氧化物的用量对污水处理效果的影响。取山东某农药厂未经处理的污水50毫升，向该污水中加入25ul双氧水以及考察量的实施例I制备得到的铁铬复合氧化物，搅拌I小时后，测定污水的COD值、总溶解固体TDS值以及观察处理后的污水颜色，试验结果见表I。其中，污水COD值按照国标GB11914-1989方法测定；TDS值按照重量法测定。表I
权利要求
1.一种铁铬复合氧化物，其特征在于，所述铁铬复合氧化物具有以下通式I: Fe3_xCrx04I ； 其中，O < X < 3。
2.根据权利要求I所述的铁铬复合氧化物，其特征在于，X取值为O.18、0.47、1.24、I. 78,2. 33,2. 94。
3.根据权利要求I所述的铁铬复合氧化物，其特征在于，所述铁铬复合氧化物使用Cu-Ka射线测量得到的X-射线粉末衍射在2 Θ为31。、36°、63°显示有特征峰。
4.根据权利要求1-3任一项所述的铁铬复合氧化物，其特征在于，所述铁铬复合氧化物粒径为20-32nm。
5.一种权利要求1-4任一项所述铁铬复合氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 SI,向16重量份氢氧化钠和7. 65重量份硝酸钠的混合物中加入水，搅拌至固体全部溶解，得到第一混合溶液； S2，搅拌下，向5. 35665重量份六水合三氯化铬和O. 1-91重量份七水合硫酸亚铁的混合物中滴加浓度为O. 5-1. 5mol/L的盐酸，搅拌至固体全部溶解，得到第二混合溶液； S3，惰性气体环境下，加热第二混合溶液至90-100°C后，以5-15ml/min的速率滴加SI配制得到的第一混合溶液至滴加完毕； S4，将S3得到的反应液继续保持90-100°C 2小时后冷却至20_30°C，离心处理，分离出固体，然后用去离子水清洗固体，将清洗后的固体干燥即得所述铁铬复合氧化物。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，SI中，所述第一混合溶液中，氢氧化钠质量分数为O. 32-1. 6g/ml，硝酸钠质量分数为O. 153-0. 765g/ml ； S2中，所述第二混合溶液中，六水合三氯化铬质量分数为O. 107-0. 535g/ml，七水合硫酸亚铁质量分数为O. l-91g/mL·
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S4中，干燥条件为100°C的真空干燥箱中隔夜干燥。
8.—种权利要求1-4任一项所述铁铬复合氧化物的用途，其特征在于，所述铁铬复合氧化物用于双氧水处理污水工艺的催化剂。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，所述铁铬复合氧化物用于双氧水处理污水工艺的催化剂具体为 将所述铁铬复合氧化物和双氧水加入到需要处理的污水中，20-30°C搅拌20分钟-3小时。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，铁铬复合氧化物与双氧水的摩尔比为I.07 I. 78。
全文摘要
本发明提供一种铁铬复合氧化物、其制备方法及用途，该铁铬复合氧化物，具有通式Fe3-xCrxO4，使用Cu-Kα射线测量得到的X-射线粉末衍射在2θ为31°、36°、63°显示有特征峰。采用该铁铬复合氧化物作为催化剂进行污水处理时，不需要调节污水的pH值，具有污水处理效率高的优点；而且铁铬复合氧化物催化剂是固体，可以重复利用，所以可以降低污水处理的成本；并且，还具有操作简单的优点。
文档编号B01J23/86GK102895980SQ201210433318
公开日2013年1月30日 申请日期2012年11月2日 优先权日2012年11月2日
发明者史瑞明 申请人:威水星空(北京)环境技术有限公司