磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂的制备方法_2

文档序号:9655191阅读:来源:国知局
00~800mg/L ;添加磁性稀土钡铁 氧体纳米净化催化剂200g/m3,经过0. 5~1小时的处理后,工业废水C0D含量是3~5mg/ L,COD去除率彡99% ;
【附图说明】
[0063] 图1为利用本发明磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂进行悬浮床处理污水的工 艺流程图。
[0064] 图2为本发明实施例1的磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂的??Μ图。
[0065] 图3为本发明实施例2的磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂的??Μ图。
[0066] 图4为本发明实施例1的磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂X射线衍射图。
[0067] 图5为本发明实施例2的磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂X射线衍射图。
[0068] 图1中:1为废水,2为贮槽,3为抽水栗,4为悬浮床反应器,5为压缩空气,6为流 量开关,7为超声波搅拌棒,8为超声波发生器,9为分离器,10为排出的净化气,11为净化 水,12为循环栗,13为事故阀,14为事故水池,15为蒸汽加热盘管,16为磁性稀土钡铁氧体 纳米净化催化剂,17为分散板。
【具体实施方式】
[0069] 实施例1 :磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂制备方法如下:
[0070] 1、精选化学物质材料
[0071] 对制备所需的化学物质材料要进行精选,并进行质量纯度控制:
[0072] 氧化钕 Nd203 固态固:体 99.9%; 九水硝酸铁 Fe (N0丄· 9H20 固态固体 99. 9%; 硝酸钡 Ba(N03)2 固态固体 99.9%; 氨水 ΝΗ3 · H20 液态液体 28%; 柠檬酸 ΟΛ07·Η20 固态固体 99.9%; 盐酸 HC1 液态液体 40%; 黄原胶 C35H49029 固态固体 99.5%;
[0073] 2、清理焙烧炉
[0074] 对制备使用的焙烧炉要进行清理,用压缩空气清除炉内灰尘及有害气物质,使炉 内洁净;
[0075] 3、干燥处理
[0076] 称取氧化钕200g±5g置于石英舟中,置于真空干燥箱中干燥,干燥温度 120°C ±2°C,真空度 _18Pa,干燥时间 30min ;
[0077] 4、配制溶液
[0078] (1)称取1 ±0.0 Olmol九水硝酸铁用去尚子水在2000毫升容量瓶制备成 0· 5±0· 001m〇l/L硝酸铁溶液待用;
[0079] ⑵称取0. 25±0.0 Olmol硝酸钡用去尚子水在1000毫升容量瓶制备成 0· 25±0· 001m〇l/L制备硝酸钡溶液待用;
[0080] (3)称取0· 05±0· OOlmol氧化钕用0· 1±0· 001mol/L盐酸溶解,然后用去离子水 在1000毫升容量瓶制备成0. 05±0.0 Olmol/L氯化钕溶液待用;
[0081] 5、配比及混合
[0082] 将Fe3+、Ba2+、Nd3+、(C 6H507) 3按摩尔数比值为2:0. 8:0. 2:6,分别量取硝酸铁溶液、 硝酸钡溶液、氯化稀土溶液并称量柠檬酸:
[0083] Fe3+ 0·08±0.001 mol, Ν0- 0.008±0.001 mol ; 0.0:32 士 0.001 mol; 柠檬酸 0.240 土 0.001 mol,
[0084] 将硝酸铁溶液、硝酸钡溶液及氯化钕溶液混合并搅拌均匀,接着加入柠檬酸,继续 搅拌直到溶液完全澄清,滴加氨水调节溶液pH值到7. 0±0. 01,用500ml容量瓶加去离子水 将溶液中金属离子浓度调节到0. 24±0. 01m〇l/L ;混合溶液配好后待下一步工序使用;
[0085] 6、高温超声分散溶胶化
[0086] (1)将黄原胶按2±0· 001g/L加入pH值为7. 0±0· 01的混合溶液中,继续搅拌使 其溶解成胶状溶液;
[0087] (2)将胶状溶液置于玻璃容器中,用600W/40kHz超声分散仪在60± 1°C的温度下 进行超声分散,分散时间是90 ±0. lmin ;经高温分散处理后,金属离子在胶状溶液中充分 分散,待下一步使用;
[0088] 7、微波负压凝胶化:
[0089] (1)将步骤6所得胶状溶液置于带盖陶瓷容器中放在微波反应器内,炉内气压控 制到一(〇· 2±0· 01)kPa ;
[0090] (2)在频率为2. 45GHz的微波反应器中,用设定功率为200W的微波进行微波干燥 处理,处理温度125±1°C,时间25±0.01min,处理时抽出蒸发出的水分,待其冷却后制成 凝胶;
[0091] (3)将所制凝胶用研磨机研磨,研磨、过筛反复进行,直至通过200目筛制成凝胶 细粉,凝胶细粉颗粒直径< 〇. 〇75mm ;
[0092] 8、微波负压少氧脱硝:
[0093] (1)将凝胶细粉放入带盖陶瓷容器中放在微波反应器内,反应器内气压控制到一 (1. 5±0. 01)kPa ;
[0094] (2)在2. 45GHz频率微波反应器中设定功率为450W的微波进行脱硝处理,控制温 度220±1°C,时间6±0.0 lmin ;在此过程中,凝胶细粉中氯化铵分解为氨气和氯化氢,硝酸 铵分解为氮气,氧气和水,处理过程中抽出反应产生的气体,反应如下:

[0097] (3)关闭微波反应器,使其自然冷却到25°C ;
[0098] (4)从微波反应器中取出陶瓷容器,收集反应后细粉并用研磨机研磨,至通过200 目筛,该细粉即是脱硝后的产物为脱硝凝胶细粉,颗粒直径< 〇. 〇75mm,待下一步使用;
[0099] 9、焙烧:
[0100] (1)将盛有脱硝凝胶细粉的陶瓷容器置于净化的焙烧炉中;
[0101] (2)开启焙烧炉控制器,控制温度由25°C逐步升温至650土1°C,在此温度保温焙 烧,焙烧时间是60±0.01min;在此过程中,有机物分解为二氧化碳和水,含钡、铁及稀土的 螯合离子经煅烧合成为纳米稀土钡铁氧体催化净化剂;
[0102] (3)关闭焙烧炉控制器,使细粉随炉自然冷却至25°C ;
[0103] (4)打开焙烧炉,取出陶瓷容器,收集细粉,该细粉即为纳米磁性稀土钡铁氧体净 化剂;
[0104] (5)该工艺所制取的纳米磁性稀土钡铁氧体净化剂为粉状,其平均尺寸:75. 5nm, 结构分子式为BaasNda2Fe204,是立方晶系尖晶石铁氧体结构,比饱和磁化强度37emu/g。
[0105] 图2所示的磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂的TEM图显示BaasNda2Fe 204为不 规则类正方形片状颗粒,晶粒尺寸在40~90nm之间,平均尺寸75. 5nm〇
[0106] 图4所示的磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂的XRD衍射强度图谱,纵坐标 为衍射强度,横坐标为衍射角2Θ,在衍射角28.428°、32. 716°、33. 266°、42.464°、 46. 405°、54. 906°、62. 515°、65. 743° 处出现了峰值,与标准 XRD 谱图 PDF46-0113 相吻 合,为Bb21m(36)型立方晶系结构,磁性稀土钡铁氧体纳米净化催化剂中引入Nd3+,既没有 导致衍射峰的消失也未明显出现其他衍射峰,整个系列样品均为单相,说明Nd3+占据了部 分Ba2+的位置。
[0107] 实施例2 :
[0108] 和实施例1不同的是原料成分配比中Fe3+、Ba2+、Nd 3+、(C6H507) 3的摩尔数比值为 9:0. 8:0. 2:20,焙烧工序焙烧温度为750 °C,其他工艺与实施例1相同。
[0109] 1、精选化学物质材料
[0110] 对制备所需的化学物质材料要进行精选,并进行质量纯度控制:
[0111] 氧化钕 而203 固态固体 99.9%; 九水硝酸铁 Fe(NO:}) 3 * MM 固态固体 99. 9%; 硝酸钡 Ba(N03)2 固态固体 99.9%; 氨水 ΝΗ3*Η20 液态液体 28%; 柠檬酸 C6Hs07*H20 固态固体 99,9%; 盐酸 HC1 液态液体 40%; 黄原胶 C35H49029 固态固体 99. S%.;:
[0112] 2、清理焙烧炉
[0113] 对制备使用的焙烧炉要进行清理,用压缩空气清除炉内灰尘及有害气物质,使炉 内洁净;
[0114] 3、干燥处理
[0115] 称取氧化钕200g±5g置于石英舟中,并将石英舟置于真空干燥箱中干燥,干燥温 度120°C ±2°C,真空度_18Pa,干燥时间30min ;
[0116] 4、配制溶液
[0117] ⑴称取1 ±0.0 Olmol九水硝酸铁用去尚子水在2000毫升容量瓶制备 0· 5±0· 001m〇l/L硝酸铁溶液待用;
[0118] (2)称取0· 25±0· OOlmol硝酸钡用去离子水在1000毫升容量瓶制备 0· 25±0· 001m〇l/L制备硝酸钡溶液待用;
[0119] (3)称取0· 05±0· OOlmol氧化钕用0· 1±0· 001mol/L盐酸溶解,然后用去离子水 在1000毫升容量瓶制备0. 05±0. 001m〇l/L氯化钕溶液待用;
[0120] 5、配比及混合
[0121] 按照?63+、8&2+、制 3+、(〇^507) 3的摩尔数比值为9:0.8:0.2:20,分别量取硝酸铁溶 液、硝酸钡溶液、含钕溶液并称量柠檬酸:
[0122] iV 0. 18±0.0 Olmol BaJ 0· 016 士0· OOhmVi Nd3+ 0. 0(M±0. (KMmol 朽If 酸().4 ±0.0 Olmol
[0123] 将硝酸铁溶液、硝酸钡溶液及含钕溶液混合并搅拌均匀,接着加入柠檬酸,继续搅 拌直到溶液完全澄清,滴加氨水调节溶液pH值到7. 0±0. 01,在500ml容量瓶加去离子水将 溶液浓度调节到〇. 4±0. 01m〇l/L,待下一工序使用;
[0124] 6、高温超声分散溶胶化
[0125] (1)将1±0· OOlg黄原胶加入pH值为7· 0±0· 01的500±0· 01ml混合溶液中,继 续搅拌使其逐渐溶解成胶状溶液;
[0126] (2)将上述胶状溶液置于玻璃容器中,用600W/40kHz超声分散仪在60±0. 01°C的 温度下进行超声分散,分散时间是90±0.0 lmin ;经高温分散处理后金属离子在胶状溶液 中充分分散,并待下一步使用;
[0127] 7、微波负压凝胶化:
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