CN109012671A - 一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法 - Google Patents

一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109012671A
CN109012671A CN201811001378.8A CN201811001378A CN109012671A CN 109012671 A CN109012671 A CN 109012671A CN 201811001378 A CN201811001378 A CN 201811001378A CN 109012671 A CN109012671 A CN 109012671A
Authority
CN
China
Prior art keywords
activated carbon
carbon supported
preparation
iron oxide
active carbon
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
CN201811001378.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李英柳
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.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
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 Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN201811001378.8A priority Critical patent/CN109012671A/zh
Publication of CN109012671A publication Critical patent/CN109012671A/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
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/74—Iron group metals
    • B01J23/745—Iron
    • 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
    • C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
    • C02F2305/02—Specific form of oxidant
    • C02F2305/026—Fenton's reagent

Abstract

本发明涉及一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法。所述的制备方法是将经过酸预处理的活性炭与铁盐充分混合后，高温煅烧而成，所得产品为活性炭负载三氧化二铁的固体颗粒状物质。本发明解决了传统芬顿试剂不能回收利用，加入的铁离子形成铁泥需要进行二次处理以及催化降解活性高度依赖于酸性环境条件等问题。所述制备方法工艺简单，成本较低，且制备的产品具有化学性质稳定，对环境无害，铁离子溶出率低，可同时活化双氧水和过硫酸盐催化降解有机物，在中性条件下使用具有高效快速的处理效果等优点。

Description

一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种活性炭负载氧化铁的固体芬顿试剂，属于催化剂制备领域。
背景技术
传统的芬顿试剂由亚铁离子和双氧水组成，在酸性环境下产生具有强氧化性的羟基自由基，广泛用于处理含有难降解有机物的工业废水。相比其它处理技术，芬顿氧化具有方法简单，反应快速，氧化能力强且无选择性等优点，但是芬顿反应需要在酸性条件下进行，增加了药剂消耗且腐蚀设备。投加的铁离子难以回收和重复使用，而且还会造成二次污染，必须通过沉淀加以去除，造成工艺流程过长和处理成本上升。为了满足实际需要，急需开发可回收利用、活性高且对pH值适应范围广的芬顿试剂。
中国专利公开了“一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂的制备方法”(专利号 102626627A)。该专利采用高比表面积的活性炭负载亚铁离子，不仅可以大幅提高催化剂活性组分的分散度，机械强度和稳定性，还便于回收和重复使用。但是亚铁离子化学性质不稳定容易氧化，在使用过程中亚铁离子会流失，其活性很大程度上仍然依赖于外部pH值。如何进一步改善该类型催化剂的稳定性和适应性是亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种可回收利用、活性高、稳定性好且能在中性条件下使用的芬顿试剂的制备方法。采用的技术方案是以活性炭作载体，高温煅烧法制备Fe2O3芬顿试剂并将其负载于活性炭载体之上，制备负载型固体芬顿试剂。
本发明所述的活性炭负载氧化铁(Fe2O3/AC)芬顿催化剂制备方法是将预处理后的活性炭与铁盐前驱体混合，加入适量的水溶解后再超声或者震荡搅拌处理，经低温烘干水分，然后置于煅烧炉高温下煅烧一定的时间，自然冷却后采用去离子水清洗2-3遍，固形物在低温烘干即可。
所述的活性炭为海绵活性炭、活性炭颗粒或者活性炭粉末。
所述的活性炭前处理方法指的是采用烯酸溶液浸泡活性炭煮沸2小时，接着浸泡24小时再用去离子水清洗至中性，稀酸溶液可为硝酸，盐酸或硫酸。
所述的铁盐前驱体为九水硝酸铁或六水氯化铁。
所述高温煅烧温度控制在200-300℃，煅烧时间控制在2-3小时。
本发明的有益效果如下：
(1)固体芬顿试剂Fe2O3化学性质稳定，催化活性高，与载体的活性中心作用后可在中性甚至碱性条件下使用。同时活性碳负载增大了活性组分的机械强度，分散性，稳定性以及沉降性能，可使芬顿试剂满足循环使用、活性高、稳定性好、适应性强等要求。
(2)采用煅烧法制备Fe2O3/AC芬顿催化剂，制备和负载可以一步完成，具有制备方法简单，制备条件易于控制，活性炭与氧化铁粉末结合紧密，使用过程中不易脱落的优点。
(3)活性炭载体与氧化铁活性组分具有协同作用，不仅可以催化分解双氧水产生羟基自由基，而且可以催化分解过硫酸根离子产生硫酸根自由基，而硫酸根自由基具有较长的寿命，可以起到更好的催化降解效果。
(4)活性炭负载后的氧化铁芬顿试剂具有更好的稳定性和更长的使用寿命，铁离子溶出率下降，重复使用的效果加强，而且活性炭还可作为吸附剂吸附部分污染物和铁离子，促进处理效果。
附图说明
图1是本发明的制备流程图。
图2是实施例1中所制备的活性炭负载氧化铁样品的X射线衍射谱图。
图3是实施例1中所制备的活性炭负载氧化铁降解染料废水的曲线图。
具体实施方式
下面的实施案例可使本专业人员更好地理解本发明，但并不因此将本发明限制在下述实施例中。
实施例1
将活性炭粉末置于2mol/L的硝酸溶液中煮沸2小时，再浸泡24小时，用去离子水清洗直至pH值为中性，烘干待用。将九水硝酸铁和酸处理过的活性炭粉末以质量比4：1混合，逐步加入少量去离子水直至混合物为泥浆状，将此泥浆状混合物在恒温震荡器中震荡6小时，置于鼓风干燥箱中60℃下烘干水分，转入马弗炉中在250℃煅烧3小时，自然冷却后得黑褐色固体颗粒物，研磨至细粉粒状。将实施例1所制得的样品投入到100mg/L的染料废水中，废水pH值为中性，芬顿试剂的投加量为0.5g/L，双氧水的投加量为30mmol/L，经过20分钟反应，废水颜色完全褪去，变为透明溶液。
图1为制备活性炭负载氧化铁芬顿试剂的工艺流程。图2为实施例1制备产品的X射线衍射图谱。从图2可以看出，产品不含明显的杂质，衍射峰尖锐，说明结晶度较好。图3为实施例1中所制备的产品降解三种染料废水曲线图。
实施例2
将活性炭粉末置于2mol/L的硝酸溶液中煮沸2小时，再浸泡24小时，用去离子水清洗直至pH值为中性，烘干待用。将六水氯化铁和酸处理过的活性炭粉末以质量比5：1混合，置于鼓风干燥箱中60℃下加热半小时，六水氯化铁融化成液状，搅拌3小时，再超声15分钟，转入马弗炉中在200℃煅烧2小时，自然冷却后得黑褐色固体颗粒物，研磨至细粉粒状。将实施例2所制得的样品投入到100mg/l的染料废水中，芬顿试剂的投加量为0.5g/L，过硫酸钾投加量为20mmol/L，经过20分钟反应，废水颜色完全褪去，变为透明溶液。
实施例3
将实施例2中所制得的芬顿试剂进行循环利用，测试条件如下：罗丹明染料废水浓度为100mg/l，芬顿试剂投加量为0.5g/L，双氧水的投加量为30mmol/L，反应时间40分钟。第一到四次使用的脱色率分别为100％，100％，92％和68％；铁离子溶出率分别为2.3、1.7、1.2和0.6mg/L。

Claims (10)

1.一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法，其特征在于：活性炭经过预处理后作为载体，与铁盐按照一定的质量比混合，同时加入一定量的去离子水使其湿润，经过搅拌和超声处理后，置于马弗炉中高温下煅烧一定时间，待其自然冷却后清洗数遍，低温下烘干，即可使用。该活性炭负载氧化铁芬顿试剂既可以与双氧水组成氧化体系，也可与过硫酸盐组成氧化体系。
2.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：活性炭预处理是将活性炭颗粒或者粉末浸泡在2-3mol/L的酸性溶液中加热煮沸2小时，然后浸泡24小时。将浸泡后的活性炭用去离子水清洗，直至清洗液pH值为中性，低温下烘干备用。
3.根据权利要求2所述的活性炭预处理方法，其特征在于：所使用的酸性溶液为盐酸、硝酸或者硫酸。
4.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：采用的铁盐为硝酸铁或氯化铁。
5.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：活性炭与铁盐混合需要加入溶剂、搅拌和超声促进相互充分接触，混合时间控制在10分钟-12小时。
6.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：活性炭与铁盐按照一定比例混合，质量比控制在1：5-1：1.5。
7.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：活性炭与铁盐混合物在200-300℃温度下煅烧，煅烧气氛为空气气氛或者氮气气氛。
8.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：活性炭与铁盐混合物的煅烧时间一般控制在2-3小时，可随混合物质量多少进行调整。
9.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：煅烧完毕，产物需用去离子水反复清洗以去除杂质，所得产物组成为活性炭与三氧化二铁。
10.根据权利要求1所述的活性炭负载氧化铁制备方法，其特征在于：活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂既可以活化双氧水，也可以活化过硫酸盐和过硫酸氢盐。
CN201811001378.8A 2018-08-30 2018-08-30 一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法 Pending CN109012671A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811001378.8A CN109012671A (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811001378.8A CN109012671A (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109012671A true CN109012671A (zh) 2018-12-18

Family

ID=64626258

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811001378.8A Pending CN109012671A (zh) 2018-08-30 2018-08-30 一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109012671A (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772370A (zh) * 2019-03-01 2019-05-21 华东理工大学 一种净水用颗粒催化剂及其制备方法和应用
CN110465322A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 四川轻化工大学 一种钢渣/氮掺杂活性炭复合材料及其制备方法和应用
CN111097399A (zh) * 2019-10-14 2020-05-05 岳托科技（北京）有限公司 Pta残渣制备磁性生物炭催化剂及其高级氧化水处理方法
CN111111741A (zh) * 2020-01-20 2020-05-08 湖南金旅环保股份有限公司 一种多孔氮化硼负载铁纳米材料及其制备方法与应用
CN111889092A (zh) * 2020-07-30 2020-11-06 万华化学集团股份有限公司 用于Fenton出水残余双氧水分解的催化剂制备方法、催化剂及其应用
CN112028356A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 榆林市金世源矿用油品有限公司 一种液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液混合废液的处理方法
CN113856683A (zh) * 2021-10-29 2021-12-31 陕西科技大学 一种碳载铁离子的类芬顿催化剂及其制备方法和应用
CN116060015A (zh) * 2021-10-29 2023-05-05 中国科学院理化技术研究所 一种光热协同吸附催化剂的合成方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1642635A (zh) * 2002-02-14 2005-07-20 孟山都技术公司 氧化催化剂及其制备方法和使用该催化剂的氧化方法
CN101481155A (zh) * 2009-03-03 2009-07-15 同济大学 一种水处理用复合材料、其制备方法及应用
CN103157474A (zh) * 2011-12-09 2013-06-19 华东理工大学 用于非均相Fenton体系的负载型固体催化剂
CN107983306A (zh) * 2017-11-30 2018-05-04 华南理工大学 一种活性炭载纳米氧化铁吸附剂及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1642635A (zh) * 2002-02-14 2005-07-20 孟山都技术公司 氧化催化剂及其制备方法和使用该催化剂的氧化方法
CN101481155A (zh) * 2009-03-03 2009-07-15 同济大学 一种水处理用复合材料、其制备方法及应用
CN103157474A (zh) * 2011-12-09 2013-06-19 华东理工大学 用于非均相Fenton体系的负载型固体催化剂
CN107983306A (zh) * 2017-11-30 2018-05-04 华南理工大学 一种活性炭载纳米氧化铁吸附剂及其制备方法

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109772370A (zh) * 2019-03-01 2019-05-21 华东理工大学 一种净水用颗粒催化剂及其制备方法和应用
CN110465322A (zh) * 2019-08-30 2019-11-19 四川轻化工大学 一种钢渣/氮掺杂活性炭复合材料及其制备方法和应用
CN111097399A (zh) * 2019-10-14 2020-05-05 岳托科技（北京）有限公司 Pta残渣制备磁性生物炭催化剂及其高级氧化水处理方法
CN111111741A (zh) * 2020-01-20 2020-05-08 湖南金旅环保股份有限公司 一种多孔氮化硼负载铁纳米材料及其制备方法与应用
CN111111741B (zh) * 2020-01-20 2022-07-01 湖南金旅环保股份有限公司 一种多孔氮化硼负载铁纳米材料及其制备方法与应用
CN111889092A (zh) * 2020-07-30 2020-11-06 万华化学集团股份有限公司 用于Fenton出水残余双氧水分解的催化剂制备方法、催化剂及其应用
CN112028356A (zh) * 2020-08-31 2020-12-04 榆林市金世源矿用油品有限公司 一种液压支架用乳化油、浓缩液及其高含水液压液混合废液的处理方法
CN113856683A (zh) * 2021-10-29 2021-12-31 陕西科技大学 一种碳载铁离子的类芬顿催化剂及其制备方法和应用
CN116060015A (zh) * 2021-10-29 2023-05-05 中国科学院理化技术研究所 一种光热协同吸附催化剂的合成方法
CN113856683B (zh) * 2021-10-29 2024-01-23 陕西科技大学 一种碳载铁离子的类芬顿催化剂及其制备方法和应用
CN116060015B (zh) * 2021-10-29 2024-05-03 中国科学院理化技术研究所 一种光热协同吸附催化剂的合成方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109012671A (zh) 一种活性炭负载氧化铁固体芬顿试剂的制备方法
CN102502944B (zh) 一种赤泥基多相催化臭氧氧化除污染技术
CN102626627A (zh) 一种活性炭负载亚铁的非均相芬顿试剂氧化催化剂的制备方法
CN104941661B (zh) 一种金属纳米颗粒均匀嵌入孔壁结构的有序介孔碳电催化剂的可控制备方法
CN106540672A (zh) 一种磁性多孔污泥炭载金属氧化物催化剂及其在过硫酸盐氧化反应降解偶氮染料中的应用
CN103432897A (zh) 富氮多孔碳脱硫剂及其制备方法
CN105797679B (zh) 一种同步去除废水氨氮和磷酸根的沸石改性方法
CN109731575A (zh) 臭氧催化氧化nbsCOD的芬顿污泥催化剂及其制备、应用方法
CN110116000A (zh) 一种污泥碳基催化剂及其制备方法和应用
CN112410037B (zh) 一种土壤污染治理复合功能材料及其制备方法
CN110508264A (zh) 一种镧铁复合氧化物改性钢渣陶粒及其应用
CN107469834A (zh) 一种ZnS/CuS纳米片复合光催化剂制备方法
CN106944027A (zh) 一种毫米级介孔臭氧氧化催化剂及其制备和应用方法
CN109529868A (zh) 一种铁锰钴共掺杂负载型芬顿催化剂、制备方法及其应用
CN109876780A (zh) 一种除磷吸附剂及其制备方法
CN107497431A (zh) 高比表面积FeOOH/碳布非均相fenton催化剂及其制备方法
CN105013500A (zh) 降解偶氮染料废水的非均相芬顿催化剂及其制备方法和用途
CN107107038A (zh) 一种多壁纳米碳管催化剂及其制备方法和应用
CN107364942A (zh) 可应用于类芬顿反应的水热炭复合材料、其制备方法及其应用
CN103785428B (zh) 一种金属捕集剂及其制备方法和应用以及一种催化裂化方法
CN109985616A (zh) 一种光催化降解有机废水的催化剂及其制备方法
CN108892280A (zh) 一种含烷基酚有机废水的处理方法
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
CN111013588B (zh) 一种类芬顿催化剂及其制备方法和应用
CN108525673A (zh) 一种类芬顿固体催化剂及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20181218