CN108160070A - 钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN108160070A
CN108160070A CN201711384796.5A CN201711384796A CN108160070A CN 108160070 A CN108160070 A CN 108160070A CN 201711384796 A CN201711384796 A CN 201711384796A CN 108160070 A CN108160070 A CN 108160070A
Authority
CN
China
Prior art keywords
manganese oxide
ion doping
potassium ion
potassium
hydrogen peroxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711384796.5A
Other languages
English (en)
Inventor
何丹农
赵昆峰
童琴
代卫国
邓洁
金彩虹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Original Assignee
Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd filed Critical Shanghai National Engineering Research Center for Nanotechnology Co Ltd
Priority to CN201711384796.5A priority Critical patent/CN108160070A/zh
Publication of CN108160070A publication Critical patent/CN108160070A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
    • B01J37/031—Precipitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16—Reducing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/02—Specific form of oxidant
    • C02F2305/026—Fenton's reagent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明公开一种钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用，以高锰酸钾为钾源和锰源，双氧水为还原剂和鼓泡剂，在搅拌或超声条件下，将双氧水溶液缓慢加入到高锰酸钾溶液中，至沉淀完全。沉淀经洗涤、干燥、焙烧，得一种钾离子掺杂的无定形氧化锰。该催化剂在草酸模拟废水多相芬顿催化处理过程中，具有很好的芬顿催化氧化活性。本发明催化剂工艺简单，催化性能优异，具有极好的应用前景。

Description

钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明涉及纳米材料的制备领域，具体的涉及一种钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用。
背景技术
芬顿试剂被广泛应用于处理工业有机废水，但其存在以下缺点：（1）双氧水利用率低，Fe3+→Fe2+还原速率低，导致有机污染物降解不完全；（2）pH适用范围窄，需要调节至pH=3的酸性条件，增加水处理成本；（3）加入的铁会存在于水溶液或泥浆中，增加了后续处理的难度与成本。
多相芬顿反应过程中，双氧水在催化剂表面分解生成强氧化性羟基自由基，并将吸附于载体表面的有机污染物降解。整个反应在固体催化剂表面进行，催化剂可以循环利用，避免了均相芬顿反应产生铁污泥的问题。并且多相芬顿反应pH适用范围较宽，大大降低了废水治理成本。
多相芬顿反应催化剂以铁氧化物、担载型铁氧化物等为主。本发明开发了钾离子掺杂的无定形氧化锰，并应用于多相芬顿反应，得到了优异的有机污染物催化净化效果。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明以草酸为目标污染物，进行锰基催化剂多相芬顿反应研究，本发明目的在于提供一种钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法，通过对催化剂微观结构的调变，尽可能提高其芬顿催化反应性能。
本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的钾离子掺杂的无定形氧化锰产品。
本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。
本发明目的通过下述方案实现：一种钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法，其特征在于：以高锰酸钾为钾源和锰源，双氧水为还原剂和鼓泡剂，在搅拌或超声条件下，将双氧水溶液缓慢加入到高锰酸钾溶液中，至沉淀完全。沉淀经洗涤、干燥、焙烧，得一种钾离子掺杂的无定形氧化锰；其中，
所述高锰酸钾，其溶液浓度为10-60g/L；
所述双氧水，其溶液浓度为30%；
所述制备方法的反应条件为，20-60℃反应1-3小时，抽滤、洗涤、50-100℃干燥、200-350℃焙烧。
本发明提供一种钾离子掺杂的无定形氧化锰，其特征在于根据上述所述方法制备得到。
本发明提供一种钾离子掺杂的无定形氧化锰作为催化剂应用于草酸模拟废水多相芬顿催化氧化反应，具有优异的催化活性。
废水处理中的应用：模拟草酸废水初始TOC为360mg/L，加入适量钾离子掺杂的无定形氧化锰，分散均匀后加入双氧水试剂，双氧水投加量为20mL/L。
无定形氧化锰表面富含羟基基团，有利于引发芬顿催化过程中强氧化羟基自由基的产生。钾离子的掺杂可以进一步提高无定形氧化锰的无序度，同时氧化锰中会产生大量的氧空位以达到电荷平衡。K+、表面羟基、Mn4+/Mn3+氧化还原对、氧空位等的协同催化，能够显著提高锰基催化剂的芬顿催化氧化性能。该催化剂在草酸模拟废水多相芬顿催化处理过程中，具有很好的芬顿催化氧化活性。本发明催化剂工艺简单，催化性能优异，具有极好的应用前景。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
（1）无定形氧化锰表面富含羟基基团，有利于引发芬顿催化过程中强氧化羟基自由基的产生，提高芬顿催化氧化活性。
（2）K+掺杂引起氧化锰中大量氧空位的产生以平衡电荷，氧空位有利于活化双氧水，提高催化剂活性。
（3）K+、表面羟基、Mn4+/Mn3+氧化还原对、氧空位等的协同催化，显著提高锰基催化剂的芬顿催化氧化性能。
（4）制备过程中原位引入鼓泡剂，所得氧化锰具有粒径小、粒径分布均匀等特点，也是其芬顿催化性能优异的原因之一。
附图说明：
图1为实施例1中钾离子掺杂的无定形氧化锰的XRD图。
具体实施方式
实施例1
称取3g高锰酸钾溶于50mL去离子水中，搅拌至完全溶解；在搅拌条件下缓慢加入双氧水溶液至沉淀完全。25℃反应1小时，抽滤、洗涤、50℃干燥、200℃焙烧，得MnOx-KA-1。图1为MnOx-KA-1的XRD图。
实施例2
称取3g高锰酸钾溶于100mL去离子水中，搅拌至完全溶解。在超声条件下缓慢加入双氧水溶液至沉淀完全。60℃反应1小时，抽滤、洗涤、100℃干燥、350℃焙烧，得MnOx-KA-2。
实施例3
称取1.5g高锰酸钾溶于100mL去离子水中，搅拌至完全溶解。在搅拌条件下缓慢加入双氧水溶液至沉淀完全。25℃反应1小时，抽滤、洗涤、50℃干燥、300℃焙烧，得MnOx-KA-3。
实施例4
称取3g高锰酸钾溶于50mL去离子水中，搅拌至完全溶解。在搅拌条件下缓慢加入双氧水溶液至沉淀完全。40℃反应1小时，抽滤、洗涤、100℃干燥、350℃焙烧，得MnOx-KA-4。
应用例1
将实施例1中的钾离子掺杂的无定形氧化锰进行芬顿催化氧化性能评价，模拟草酸废水初始TOC为360mg/L，双氧水投加量为20mL/L，TOC去除比活性为990 mgTOC/gcat（毫克TOC/克催化剂）。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。应当指出的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形，或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法，其特征在于：以高锰酸钾为钾源和锰源，双氧水为还原剂和鼓泡剂，在搅拌或超声条件下，将双氧水溶液缓慢加入到高锰酸钾溶液中，至沉淀完全，沉淀经洗涤、干燥、焙烧，得一种钾离子掺杂的无定形氧化锰；其中，
所述高锰酸钾，其溶液浓度为10-60g/L；
所述双氧水，其溶液浓度为30%；
所述制备方法的反应条件为，20-60℃反应1-3小时，抽滤、洗涤、50-100℃干燥、200-350℃焙烧。
2.一种钾离子掺杂的无定形氧化锰，其特征在于根据权利要求1所述方法制备得到。
3.一种根据权利要求2所述的钾离子掺杂的无定形氧化锰作为催化剂应用于草酸模拟废水多相芬顿催化氧化反应。
4.根据权利要求3所述的钾离子掺杂的无定形氧化锰作为催化剂应用，其特征在于模拟草酸废水初始TOC为360mg/L，加入钾离子掺杂的无定形氧化锰，分散均匀后加入双氧水试剂，双氧水投加量为20mL/L。
CN201711384796.5A 2017-12-20 2017-12-20 钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用 Pending CN108160070A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711384796.5A CN108160070A (zh) 2017-12-20 2017-12-20 钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711384796.5A CN108160070A (zh) 2017-12-20 2017-12-20 钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108160070A true CN108160070A (zh) 2018-06-15

Family

ID=62522945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711384796.5A Pending CN108160070A (zh) 2017-12-20 2017-12-20 钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108160070A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110385125A (zh) * 2019-08-26 2019-10-29 河北师范大学 一种钾掺杂MnO2催化剂及其制备方法
CN110801829A (zh) * 2019-11-12 2020-02-18 沈阳师范大学 一种非晶态CexMnO2材料及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57197088A (en) * 1981-05-29 1982-12-03 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd Purifying treatment of waste water containing residual chlorine
CN103011455A (zh) * 2012-12-12 2013-04-03 湖南海利化工股份有限公司 2,4-d农药废水预处理的方法
CN104258845A (zh) * 2014-09-17 2015-01-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种无定形锰氧化物及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57197088A (en) * 1981-05-29 1982-12-03 Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd Purifying treatment of waste water containing residual chlorine
CN103011455A (zh) * 2012-12-12 2013-04-03 湖南海利化工股份有限公司 2,4-d农药废水预处理的方法
CN104258845A (zh) * 2014-09-17 2015-01-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种无定形锰氧化物及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
庄雯: ""牛仔服装废水生物处理中锰盐的影响研究"", 《万方数据知识服务平台》 *
施其康主编: "《精英化学基础读本》", 31 January 2015 *
李俊淑: ""几种有机物辅助水热法合成氧化锰及其类芬顿催化性能"", 《万方数据知识服务平台》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110385125A (zh) * 2019-08-26 2019-10-29 河北师范大学 一种钾掺杂MnO2催化剂及其制备方法
CN110801829A (zh) * 2019-11-12 2020-02-18 沈阳师范大学 一种非晶态CexMnO2材料及其制备方法和应用
CN110801829B (zh) * 2019-11-12 2022-08-02 沈阳师范大学 一种非晶态CexMnO2材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3885039A1 (en) Graphite-like carbon nitride doped modified microsphere catalyst, and preparation method therefor and application thereof
CN106807376B (zh) 一种磁性纳米复合催化剂及其制备方法与应用
CN104609531B (zh) 一种柠檬酸根纳米零价铁的制备方法及其活化过硫酸盐处理有机废水的方法
CN109364939B (zh) 利用生物炭负载铁锰双金属氧化物光芬顿复合材料去除抗生素的方法
CN105110448A (zh) 一种利用零价铁-过硫酸盐同时去除重金属-有机物复合污染水体的方法
CN111606406A (zh) 天然铁基矿物在处理有机废水中的应用
CN114100638B (zh) 一种铁碳插层二硫化钼催化剂的制备方法及其应用
CN106268854A (zh) 还原性氧化石墨烯负载纳米Fe3O4/Mn3O4复合材料及其制备和应用
CN103495428B (zh) 基于碳纳米管的类Fenton高级氧化体系催化剂的制备方法
CN111635025B (zh) 绿锈/葡萄糖-葡萄糖氧化酶催化氧化体系处理染料废水的方法
CN108855083A (zh) 一种用改性沸石活化过氧乙酸去除水中磺胺类药物的方法
CN105233838B (zh) 一种以活化膨润土为载体的o3/h2o2催化剂的制备方法、催化剂及其应用
CN101549294A (zh) 用于有机污染物处理的磁性纳米材料
CN101774673A (zh) 一种难降解有机物的处理方法
CN108083347A (zh) 钴离子诱导花状钴锰氧化物的制备及其产品和应用
CN106964333B (zh) 用于处理污水的稀土负载催化剂及其制备方法和应用以及臭氧催化氧化处理污水的方法
CN102976475B (zh) 一种以掺杂氟的二氧化锰纳米复合材料为催化剂的臭氧化水处理方法
CN108160070A (zh) 钾离子掺杂的无定形氧化锰的制备方法及其产品和应用
CN102060395A (zh) 一种Fenton与淀粉基絮凝剂联用处理复杂化工废水的方法
CN114653376A (zh) 一种复合材料活化过硫酸盐去除氧氟沙星的方法
CN113426455B (zh) 一种团簇二氧化锰负载铁的类芬顿催化剂及其制备方法
CN106673171A (zh) 一种促使单过硫酸盐产生硫酸根自由基降解有机物的方法
CN111530451A (zh) 一种GAC-MnO2纳米颗粒复合材料及其制备和应用
CN112774683B (zh) 一种碳基包覆Ac-Fe/Co催化剂及微乳液制备方法和应用
CN111569890B (zh) 一种氧化石墨烯-氧化铽-氧化铁复合材料、合成方法及其在催化降解中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180615

RJ01 Rejection of invention patent application after publication