专利名称：一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及的是一种载铁非金属矿非均相芬顿催化剂的制备方法，尤其涉及一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法。
背景技术：
水中难降解有机物的来源非常广泛，对其处理一直是水处理领域的难题。而高级氧化技术由于具有氧化能力强和无二次污染等特点，被认为是处理水中难降解有机物最有应用前景的方法。高级氧化处理技术中，芬顿技术具有处理效率高、成本相对较低、容易工业化等特点，逐渐成为目前高级氧化技术中的主要方法之一。近十年来，国外许多学者已将芬顿技术从实验室研究逐渐转向应用研究，用于处理实际难降解废水。但对于普通均相芬顿体系而言，因其只有在较低的PH下才能有效地进行，需要对废水反复调解pH值，徒增处理成本，而且均相芬顿系统的催化剂混溶于废水中，反应结束后还会产生大量的含铁污泥，后处理复杂。为解决芬顿系统应用的瓶颈问题，将铁离子固定化成为固相催化剂，构成非均相芬顿体系，可以不受PH值限制，是目前芬顿系统的主要发展方向。凹凸棒土，又称坡缕石，是一种链层状结构的含水镁铝硅酸盐黏土矿物，在环境保护、化工、轻工、农林、建材等多个领域均有极其广泛的应用。其价格低廉，具有较大的比表面积、较强的吸附性能以及一定的离子交换能力。但天然凹凸棒土的杂质含量多，酸改性可使凹凸棒土内部细长而致密有序的晶束被打断、分散，杂质如钙、镁、锰被大量去除，吸附能力、离子交换能力明显增加。
发明内容
本发明提出的是一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法，其目的旨在将铁离子牢固负载于载体上，既是一种浸溃技术，也是一种离子交换技术，将铁离子经过浸溃和离子交换后牢固负载于凹凸棒土上，制备成一种非均相Fenton催化剂,这样可以增大pH值范围，且催化剂能够多次重复使用，避免产生二次污染。具有一定的经济价值和实用性。本发明的技术解决方案一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法，包括如下工艺步骤
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后过5— 20目；
B、取适量已筛选出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土质量5— 20倍的物质量为2 — lOmol/L的盐酸溶液里；均匀搅拌，搅拌速度为60— 300r/min，得样品；
C、将步骤B样品离心10—60min,所述离心机的转速为1500-1800r/min,离心后将上层悬浮液经过过滤或者不经过离心直接过滤，可用快速滤纸，将过滤后样品在103-105° C烘干2-3h，得到改性凹凸棒土 ；
D、将步骤C所得凹凸棒土研磨过40—200目筛；
E、采用浓度为O.5 -2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 5:1 — 20:1的比例，将步骤D所得凹凸棒土在水浴锅中浸泡6-24小时；
F、将步骤E中制得的凹凸棒土以1500-1800 r/min的转速，离心10 — 60min，或用快速滤纸过滤，在103-105° C条件下烘干2-3h，并研磨至步骤D所述的粒度大小，催化剂制备完成。本发明的有益效果本发明将铁牢固附着于凹凸棒土上，制备成催化剂，形成非均相芬顿体系，能够高效率得处理难降解废水。此工艺方法对废水中苯酚等污染物的去除率可以达到95%以上。充分利用了凹凸棒土的离子交换性、吸附性和芬顿反应的强氧化性，不产生二次污染，且催化剂可以多次重复使用，创造了可观的经济效益和良好的社会效益。
具体实施例方式实施例1
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后过5目；
B、取适量已筛选出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土质量10倍的物质量为6mol/L的盐酸溶液里；均匀搅拌，搅拌速度为80r/min，得样品；
C、将步骤B样品以转速离心为1500r/min, IOmin,所述离心机的离心后将上层悬浮液经过过滤；或者不经过离心直接过滤，可用快速滤纸，将过滤后样品在103° C条件下烘干2h，得到改性凹凸棒土；
D、将步骤C所得凹凸棒土研磨过100目筛；
E、采用浓度为Imol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土为5:1，将步骤D所得凹凸棒土在水浴锅中浸泡6小时；
F、将步骤E中制得的凹凸棒土以1500r/min的转速，离心lOmin，或用快速滤纸过滤，在103° C条件下烘干2h，并研磨至步骤D所述的粒度大小，催化剂制备完成；
G、将制备好的凹凸棒土用于苯酚模拟废水的实验中，去除率能够达到99%。实施例2
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后过15目；
B、取适量已筛选出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土质量15倍的物质量为2mol/L的盐酸溶液里；均匀搅拌，搅拌速度为60r/min，得样品；
C、将步骤B样品离心35min,所述离心机的转速为1600r/min,离心后将上层悬浮液经过过滤；或者不经过离心直接过滤，可用快速滤纸，将过滤后样品在105° C条件下烘干2. 5h,得到改性凹凸棒土 ；
D、将步骤C所得凹凸棒土研磨过200目筛；
E、采用浓度为2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 20:1的比例，将步骤D所得凹凸棒土在水浴锅中浸泡24小时；
F、将步骤E中制得的凹凸棒土以离心转速1800r/min,60min,或用快速滤纸过滤,在105° C条件下烘干3h，并研磨至步骤D所述的粒度大小，催化剂制备完成；
G、将制备好的凹凸棒土用于苯酚模拟废水的实验中，去除率能够达到99%。实施例3
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后过20目；
B、取适量已筛选出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土质量20倍的物质量为lOmol/L的盐酸溶液里；均匀搅拌，搅拌速度为300r/min，得样品；
C、将步骤B样品离心60min,所述离心机的转速为1800r/min,离心后将上层悬浮液经过过滤；或者不经过离心直接过滤，可用快速滤纸，将过滤后样品在105° C条件下烘干2. 5h,得到改性凹凸棒土 ；
D、将步骤C所得凹凸棒土研磨过40目筛；
E、采用浓度为O.5 mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 10:1的比例，将步骤D所得凹凸棒土在水浴锅中浸泡12小时；
F、将步骤E中制得的凹凸棒土以离心转速1600r/min, 60min,或用快速滤纸过滤,在105° C条件下烘干2. 5h，并研磨至步骤D所述的粒度大小，催化剂制备完成；
G、将制备好的凹凸棒土用于苯酚模拟废水的实验中，去除率能够达到99%。实施例4
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后过10目；
B、取适量已筛选出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土质量5倍的物质量为8mol/L的盐酸溶液里；均匀搅拌，搅拌速度为lOOr/min，得样品；
C、将步骤B样品离心60min,所述离心机的转速为1500r/min,离心后将上层悬浮液经过过滤；或者不经过离心直接过滤，可用快速滤纸，将过滤后样品在104° C条件下烘干3h，得到改性凹凸棒土；
D、将步骤C所得凹凸棒土研磨过150目筛；
E、采用浓度为2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 15:1的比例，将步骤D所得凹凸棒土在水浴锅中浸泡10小时；
F、将步骤E中制得的凹凸棒土以离心转速1600r/min，离心40min，或用快速滤纸过滤，在105° C条件下烘干2h，并研磨至步骤D所述的粒度大小，催化剂制备完成；
G、将制备好的凹凸棒土用于苯酚模拟废水的实验中，去除率能够达到99%。实施例5
A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后过18目；
B、取适量已筛选出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土质量5倍的物质量为lOmol/L的盐酸溶液里；均匀搅拌，搅拌速度为250r/min，得样品；
C、将步骤B样品离心30min,所述离心机的转速为1560r/min,离心后将上层悬浮液经过过滤；或者不经过离心直接过滤，可用快速滤纸，将过滤后样品在104° C条件下烘干2. 5h,得到改性凹凸棒土 ；
D、将步骤C所得凹凸棒土研磨过150目筛；
E、采用浓度为2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土20:1的比例，将步骤D所得凹凸棒土在水浴锅中浸泡24小时；
F、将步骤E中制得的凹凸棒土以离心转速1800r/min，离心60min，或用快速滤纸过滤，在105° C条件下烘干3h，并研磨至步骤D所述的粒度大小，催化剂制备完成；
G、将制备好的凹凸棒土用于苯酚模拟废水的实验中，去除率能够达到99%。本发明将铁离子负载于改性凹凸棒土上，制备成非均相芬顿催化剂，能够高效率处理难降解废水，解决了均相芬顿中低pH值，会产生铁泥，带来二次污染等瓶颈问题。且铁离子负载量大，附着稳定，不容易析出，催化剂可以多次重复使用。此外，凹凸棒土价格低廉，具有较大的比表面积、较强的吸附性能以及一定的离子交换能力，将铁固定在凹凸棒土上，作为催化剂，加入双氧水后形成非均相芬顿体系，能够很好得发挥凹凸棒土的吸附性能和芬顿反应的强氧化性。载铁凹凸棒土的非均相芬顿催化剂制备工艺包括凹凸棒土改性、负载铁离子两大部分。原凹凸棒土酸改性后，随着H+对其内部结构八面体阳离子由外向内的逐渐渗透，八面体中阳离子逐步甚至完全被取代，内部细长而致密有序的晶束被打断、分散，杂质被大量去除，吸附能力、离子交换能力明显增加。改性目的是增加交换及吸附铁离子量；负载铁离子采用浸溃及离子交换法，部分铁离子发生二次取代，进入凹凸棒土晶体内部，部分铁离子形成铁的羟基氧化物附着在凹凸棒土表面。铁的羟基氧化物能够与双氧水反应，产生具有强氧化性的羟基，能够将难降解有机物进行氧化分解。以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法，其特征是该方法包括如下工艺步骤A、取凹凸棒土粉碎，粉碎后过5— 20目；B、取适量已筛选出的凹凸棒土浸泡在凹凸棒土质量5— 20倍的物质量为2 — lOmol/L 的盐酸溶液里；均匀搅拌，搅拌速度为60— 300r/min，得样品；C、将步骤B样品离心10—60min,所述离心机的转速为1500-1800r/min,离心后将上层悬浮液经过过滤；或者不经过离心直接过滤，可用快速滤纸，将过滤后样品在 103-105° C条件下烘干2-3h，得到改性凹凸棒土 ；D、将步骤C所得凹凸棒土研磨过40—200目筛；E、采用浓度为0.5-2mol/L的FeCl3溶液，按FeCl3溶液凹凸棒土 5:1 — 20:1的比例，将步骤D所得凹凸棒土在水浴锅中浸泡6-24小时；F、将步骤E中制得的凹凸棒土以1500-1800r/min的转速，离心10 — 60min，或用快速滤纸过滤，在103-105° C条件下烘干2-3h，并研磨至步骤D所述的粒度大小，催化剂制备完成。
2.根据权利要求1所述的一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤B，盐酸溶液凹凸棒土的液固比为5:1 — 20:1，所选酸溶液浓度为2 — IOmol/ L0
3.根据权利要求1所述的一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤E中的水浴温度保持在50—100° C。
全文摘要
本发明是一种载铁凹凸棒土非均相芬顿催化剂的制备方法，工艺步骤A、取凹凸棒土粉碎；B、取适量凹凸棒土浸泡在酸溶液里，均匀搅拌得样品；C、将样品离离心后将上层悬浮液经过过滤、干燥得到改性凹凸棒土；D、将凹凸棒土研磨过筛；E、采用浓度为0.5-2mol/L的FeCl3溶液，将凹凸棒土在水浴锅中浸泡6-24小时；F、将凹凸棒土离心或过滤，干燥并研磨至原粒度，制得成品。优点利用浸渍和离子交换将铁离子负载于改性凹凸棒土上，制备成非均相芬顿催化剂，能高效率地处理难降解废水，解决了均相芬顿中低pH值，会产生铁泥，带来的二次污染问题。在废水处理中发挥凹凸棒土的吸附性能、离子交换性能和芬顿反应的强氧化性。
文档编号B01J37/02GK103041815SQ20131000049
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月4日 优先权日2013年1月4日
发明者周培国, 张楠, 胡媛, 孙盼华, 张文妍, 吴光前, 肖天岩, 李一新, 方艳 申请人:南京林业大学