CN109225261A - 一种雷尼镍-铁催化剂的制备方法及其应用于染料废水的脱色方法 - Google Patents

一种雷尼镍-铁催化剂的制备方法及其应用于染料废水的脱色方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种雷尼镍‑铁催化剂的制备方法及其应用于染料废水的脱色方法，本发明属于环境工程废水处理领域。其制备方法如下：将雷尼镍‑铝合金粉末滴加浓度为6mol/L的氢氧化钠溶液，通过超声波处理后在氮气保护下进行353K高温反应，然后经洗涤后加入Fe2+浓度为0.43mmol/L的硫酸亚铁溶液，再滴加浓度为0.8mol/L的NaBH4溶液并超声波反应15min，得到雷尼镍‑铁催化剂。应用时，向染料废水中加入本发明的催化剂，可以还原染料达到脱色目的。本发明的催化剂催化效果好，能有效提高染料废水的脱色处理速率，减少脱色处理的时间成本，而且催化剂的制备方法简单，技术门槛低，有利于该方法在实际污水处理中的推广应用。

Description

一种雷尼镍-铁催化剂的制备方法及其应用于染料废水的脱 色方法
技术领域
本发明属于环境工程废水处理领域，特别是一种雷尼镍-铁催化剂的制备方法及其应用于染料废水的脱色方法。
背景技术
雷尼镍作为一种具有多孔结构、大接触面的高效金属催化剂，通常被运用到油脂氢化、化合物制备等领域。雷尼镍的制备过程为：将镍铝合金用高浓度氢氧化钠处理，使得合金中的大部分铝被氢氧化钠反应溶解，原本合金中铝所在的空间就留下了大小不一的孔洞。这些孔洞增加了镍的表面积，这就为雷尼镍带来了优异的催化活性，然而由于其高的比表面积也带来了高的不稳定活性，影响处理效果。因此选择在其表面引入催化还原性更高的Fe，既提高了还原催化活性，又降低了雷尼镍催化剂的不稳定性。目前尚未见有能得到稳定性较好的雷尼镍-铁催化剂的制备方法，并且能对染料废水进行脱色处理的相关报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种雷尼镍-铁催化剂的制备方法及其应用于染料废水的脱色方法，制备得到的雷尼镍-铁催化剂具有较好稳定活性，能提高处理染料废水脱色速率，且能减少脱色处理的时间成本。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
本发明一种雷尼镍-铁催化剂的制备方法，它包括如下操作步骤：
步骤1：将雷尼镍-铝合金粉碎过120目筛后，缓慢滴加6mol/L的氢氧化钠溶液，经超声波处理15min后，在氮气保护下于353K高温反应2.5h，反应结束后洗涤至中性，再用无水乙醇洗净，得到雷尼镍粉末；氢氧化钠溶液的加入量与雷尼镍-铝合金的用量配比为：氢氧化钠溶液20mL:雷尼镍-铝合金1-2g；
步骤2：向步骤1得到的雷尼镍粉末中加入Fe2+浓度为0.43mmol/L的硫酸亚铁溶液，得混合液；硫酸亚铁溶液的加入量与雷尼镍-铝合金的用量配比为：硫酸亚铁溶液溶液10-20mL:雷尼镍-铝合金1g。
步骤3：向步骤2所得的混合液中滴加过量的浓度为0.8mol/L的NaBH4溶液，在超声波下反应15min，得到雷尼镍-铁催化剂。
所述得到的雷尼镍-铁催化剂中Fe含量为20-40％，通过原子吸收光谱法测定其准确比例。
将制备得到的雷尼镍-铁催化剂应用于染料废水的脱色方法，它的操作方法如下：
将制得的雷尼镍-铁催化剂2～3g置于染料废水50mL中15min，在pH＝1-3的条件下催化染料废水的转化。
所述染料废水中含0.3～0.5mmol/L甲基橙。
本发明具有如下有益效果：
1)本发明采用了在环境污染治理领域使用较少的雷尼镍-铁催化剂，通过本发明方法，使制备得到的雷尼镍-铁催化剂获得更好的催化效果，催化脱色时间仅为15min内即可达到90％以上脱色率，能有效提高染料废水的脱色处理速率，减少脱色处理的时间成本。
2)本发明制备方法简单，技术门槛低，有利于该方法在实际污水处理中的推广应用。
3)本发明扩大了雷尼镍-铁在环境污染治理方面的应用，为废水无害化处理提供新的解决方案。
附图说明
图1为X射线衍射对雷尼镍-铁催化剂的表征谱图。
图2是本发明雷尼镍-铁催化剂在pH为1.3的条件下不同时间的甲基橙吸光度曲线。
图3是本发明雷尼镍-铁催化剂在pH为2.7的条件下不同时间的甲基橙吸光度曲线。
图4是在不同pH下，利用雷尼镍-铁催化剂催化染料废水转换动力学方程。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1，雷尼镍-铁催化剂的制备方法如下：
(1)将经粉碎过120目筛的2g雷尼镍－铝合金粉末，缓慢滴加20ml浓度为6mol/L的NaOH，之后经超声波处理15分钟，接着升温至353K，保持2.5h，同时采用N2保护，反应完后洗至中性，再用无水乙醇洗3～5次，得到处理后的雷尼镍粉末；
(2)向步骤(1)得到的雷尼镍粉末1g中加入Fe2+浓度为0.43mmol/L的硫酸亚铁溶液20ml，得混合液；
(3)配置0.8mol/L NaBH4溶液25ml，将其滴加到上述混合液当中，在超声波下反应大约持续15分钟，得到雷尼镍-铁催化剂。
将制得的雷尼镍-铁催化剂，通过原子吸收测定准确比例，Fe的负载比率为40％。催化剂X光衍射表征谱图如图1所示。
应用实验：
1)利用实例1得到的雷尼镍-铁催化剂处理甲基橙染料废水：
分别在pH＝1.3的环境下在含有甲基橙的模拟废水中添加实例1制备得到的雷尼镍-铁催化剂(2g)，测定模拟废水(含0.3mmol/L甲基橙的废水50mL)在0～11min反应时间内的200～600nm波长吸光度，结果分别如图2所示，11min其脱色率为：96％。
由不同pH下的吸光度，和标准曲线，折算出甲基橙的浓度，此反应符合一级反应方程，对ln C0/Ct～t作图，得出速率常数。其中如图4(a)所示，k1＝0.2675。
2)在pH＝2.7的环境下在含有甲基橙的模拟废水中添加实例1制备得到的雷尼镍-铁催化剂(3g)，测定模拟废水(含0.5mmol/L甲基橙的废水50mL)在0～11min反应时间内的200～600nm波长吸光度，结果分别如图3所示，11min其脱色率为：90％。
由不同pH下的吸光度，和标准曲线，折算出甲基橙的浓度，此反应符合一级反应方程，对ln C0/Ct～t作图，得出速率常数。其中如图4(b)所示，k2＝0.2014。
实例2：雷尼镍-铁催化剂的制备方法如下：
(1)将经粉碎过120目筛的2g雷尼镍－铝合金粉末，缓慢滴加20ml浓度为6mol/L的NaOH，之后经超声波处理15分钟，接着升温至353K，保持2.5h，同时采用N2保护，反应完后洗至中性，再用无水乙醇洗3～5次，得到处理后的雷尼镍粉末；
(2)向步骤(1)得到的雷尼镍粉末2g中加入Fe2+浓度为0.43mmol/L的硫酸亚铁溶液20ml，得混合液；
(3)配置0.8mol/L NaBH4溶液25ml，将其滴加到上述混合液当中，在超声波下反应大约持续15分钟，得到雷尼镍-铁催化剂。
将制得的雷尼镍-铁催化剂，通过原子吸收测定准确比例，Fe的负载比率为20％。
在pH＝1.3的环境下在含有甲基橙的模拟废水中添加实例2制备得到的雷尼镍-铁催化剂(2g)，测定模拟废水(含0.3mmol/L甲基橙的废水50mL)在0～11min反应时间内的200～600nm波长吸光度，11min其脱色率为：86％。

Claims (4)

1.一种雷尼镍-铁催化剂的制备方法，其特征在于，它包括如下操作步骤：
步骤1：将雷尼镍-铝合金粉碎过120目筛后，缓慢滴加6mol/L的氢氧化钠溶液，经超声波处理15min后，在氮气保护下于353K高温反应2.5h，反应结束后洗涤至中性，再用无水乙醇洗净，得到雷尼镍粉末；所述氢氧化钠溶液的加入量与雷尼镍-铝合金的用量配比为：氢氧化钠溶液20mL:雷尼镍-铝合金1-2g；
步骤2：向步骤1得到的雷尼镍粉末中加入Fe2+浓度为0.43mmol/L的硫酸亚铁溶液，得混合液；硫酸亚铁溶液的加入量与雷尼镍-铝合金的用量配比为：硫酸亚铁溶液10-20mL:雷尼镍-铝合金1g；
步骤3：向步骤2所得的混合液中滴加过量的浓度为0.8mol/L的NaBH4溶液，在超声波下反应15min，得到雷尼镍-铁催化剂。
2.根据权利要求1所述雷尼镍-铁催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3中，得到的雷尼镍-铁催化剂中Fe含量为20-40％，通过原子吸收光谱法测定其准确比例。
3.根据权利要求1所述的雷尼镍-铁催化剂应用于染料废水的脱色方法，其特征在于，它的操作方法如下：
将制得的雷尼镍-铁催化剂2～3g置于染料废水50mL中15min，在pH＝1-3的条件下催化染料废水的转化。
4.根据权利要求3所述雷尼镍-铁催化剂应用于染料废水的脱色方法，其特征在于，所述染料废水中含0.3～0.5mmol/L甲基橙。
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0789018A1 (de) * 1996-02-12 1997-08-13 Bayer Ag Hydrierung von halonitroaromatischen Verbindungen
US5840989A (en) * 1993-12-28 1998-11-24 Rhone-Poulenc Chimie Catalyst for the hydrogenation of nitriles to amines, preparation process thereof and hydrogenation process making use thereof
EP0807464B1 (en) * 1996-04-15 2002-10-16 Dairen Chemical Corporation A process for preparing diols by using a modified raney nickel catalyst
US20030040433A1 (en) * 2001-08-27 2003-02-27 Case Leslie C. Synergistic, layered, precious metal-base metal hydrogenation catalysts
CN1467033A (zh) * 2002-07-10 2004-01-14 中国石油化工股份有限公司 用于制备苄胺的催化剂
CN101074120A (zh) * 2007-05-23 2007-11-21 浙江工业大学 一种新的有机废水处理和资源化技术
JP4481524B2 (ja) * 2001-04-24 2010-06-16 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 硝酸性窒素含有排水の処理方法
CN103977819A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 中国天辰工程有限公司 一种己二腈加氢催化剂的活化方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5840989A (en) * 1993-12-28 1998-11-24 Rhone-Poulenc Chimie Catalyst for the hydrogenation of nitriles to amines, preparation process thereof and hydrogenation process making use thereof
EP0789018A1 (de) * 1996-02-12 1997-08-13 Bayer Ag Hydrierung von halonitroaromatischen Verbindungen
EP0807464B1 (en) * 1996-04-15 2002-10-16 Dairen Chemical Corporation A process for preparing diols by using a modified raney nickel catalyst
JP4481524B2 (ja) * 2001-04-24 2010-06-16 住友金属鉱山エンジニアリング株式会社 硝酸性窒素含有排水の処理方法
US20030040433A1 (en) * 2001-08-27 2003-02-27 Case Leslie C. Synergistic, layered, precious metal-base metal hydrogenation catalysts
CN1467033A (zh) * 2002-07-10 2004-01-14 中国石油化工股份有限公司 用于制备苄胺的催化剂
CN101074120A (zh) * 2007-05-23 2007-11-21 浙江工业大学 一种新的有机废水处理和资源化技术
CN103977819A (zh) * 2014-05-29 2014-08-13 中国天辰工程有限公司 一种己二腈加氢催化剂的活化方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHANG QUNFENG ET AL.: ""Metals Leaching Mechanism of Fe or/and Mo Modified Raney-Ni Catalysts and Their Catalytic Hydrogenation of Glucose"", 《RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING》 *
武俐 等: ""负载型纳米 Fe 与负载型纳米 Fe-Ni 降解甲基橙的对比研究"", 《环境科学学报》 *
沈琴 等: ""改性RaneyNi催化剂用于加氢合成间苯二甲胺"", 《燃料化学学报》 *

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