CN109351187A - 一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及大气污染控制技术领域，尤其涉及一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法，包括以下步骤：S1，对纳米碳球传质粒子进行表面修饰，在纳米碳球传质粒子的表面形成‑COONa基团；S2，将经过表面修饰的纳米碳球传质粒子浸渍于芬顿催化剂前驱体中；S3，将经过浸渍的纳米碳球传质粒子进行烘烤，制得催化‑传质耦合粒子；S4，将催化‑传质耦合粒子加入至H2O2溶液中制得芬顿试剂。本发明将芬顿催化剂负载于纳米碳球传质粒子表面，纳米粒子加快气态污染物向芬顿试剂的传质速率，纳米粒子表面的催化剂加速芬顿试剂中污染物的降解，形成粒子强化传质和催化反应的耦合效应，提高芬顿反应降解气态挥发性有机物的效率。

Description

一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法
技术领域
本发明涉及大气污染控制技术领域，尤其涉及一种用于降解有机 废气的芬顿试剂的制备方法。
背景技术
目前芬顿(Fenton)反应体系因其氧化能力强，已被广泛用于各类 废水中有机物的处理。然而应用Fenton氧化法处理废气中的有机物的 效率却不高，难以推广应用。究其根本原因在于空气中有机物极低的 气-液传质速率限制了芬顿(Fenton)反应对气态挥发性有机物去除效 率。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现有的芬顿试剂对气态挥发性有 机物的降解效率低的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于降解有机废气的 芬顿试剂的制备方法，包括以下步骤：
S1，对纳米碳球传质粒子进行表面修饰，在纳米碳球传质粒子的 表面形成-COONa基团；
S2，将经过表面修饰的纳米碳球传质粒子浸渍于芬顿催化剂前驱 体中；
S3，将经过浸渍的纳米碳球传质粒子进行烘烤，制得催化-传质耦 合粒子；
S4，将催化-传质耦合粒子加入H2O2溶液，制得用于降解有机废 气的芬顿试剂；
其中，所述纳米碳球传质粒子是指粒径为5-200nm的碳质球形颗 粒。
其中，步骤S1具体包括一下步骤：
S11，将纳米碳球传质粒子在120℃的浓硝酸回流10分钟；
S12，在Na2CO3溶液中回流30分钟，得到C-COONa负载担体。
其中，所述芬顿催化剂前驱体是以二茂铁为铁源，Bi(NO3)3为掺杂 源，2-甲氧基乙醇为溶剂、柠檬酸为络合剂、乙二醇为分散剂组成的混 合溶液。
其中，步骤S2具体包括以下步骤：
S21，将经过表面修饰的纳米碳球传质粒子加入芬顿催化剂前驱体 中，形成混合溶液；
S22，将催化传质混合溶液在60℃下，超声5分钟，静置30分钟， 再超声5分钟，静置30分钟。
其中，步骤S3具体包括以下步骤：
S31，在惰性气体保护条件下，将经过浸渍的纳米碳球传质粒子在 450℃下烘烤60分钟。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明的一种用于降解有 机废气的芬顿试剂的制备方法，将芬顿催化剂负载于纳米碳球传质粒 子表面，得到传质强化-催化耦合粒子，纳米粒子加快气态污染物向芬 顿试剂的传质速率，纳米粒子表面的催化剂加速芬顿试剂中污染物的 降解，形成粒子强化传质和催化反应的耦合效应，大幅度提高芬顿反 应降解气态挥发性有机物的效率。解决了芬顿反应对气态挥发性有机 物降解效率低的难题，为有机废气的治理提供了一种新的技术选择。
除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技 术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的 其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将作出进一步说明。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对 本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所 获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定， 术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连 接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以 是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情 况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多 组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含 义是一个或一个以上。
本发明实施例提供的一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方 法，包括以下步骤：
S1，对纳米碳球传质粒子进行表面修饰，在纳米碳球传质粒子的 表面形成-COONa基团；
S2，将经过表面修饰的纳米碳球传质粒子浸渍于芬顿催化剂前驱 体中；
S3，将经过浸渍的纳米碳球传质粒子进行烘烤，制得催化-传质耦 合粒子；
S4，将催化-传质耦合粒子加入至H2O2溶液中。
本发明的芬顿试剂制备方法，将芬顿催化剂负载于纳米碳球传质 粒子表面，得到传质强化-催化耦合粒子，纳米粒子加快气态污染物向 芬顿试剂的传质速率，纳米粒子表面的催化剂加速芬顿试剂中污染物 的降解，形成粒子强化传质和催化反应的耦合效应，大幅度提高芬顿 反应降解气态挥发性有机物的效率。解决了芬顿反应对气态挥发性有 机物降解效率低的难题，为有机废气的治理提供了一种新的技术选择。
其中，纳米碳球传质粒子是指粒径为5-200nm的碳质球形颗粒。
其中，步骤S1具体包括一下步骤：
S11，将纳米碳球传质粒子在120℃的浓硝酸回流10分钟；
S12，在Na2CO3溶液中回流30分钟，得到C-COONa负载担体。
其中，芬顿催化剂前驱体是以二茂铁为铁源，Bi(NO3)3为掺杂源， 2-甲氧基乙醇为溶剂、柠檬酸为络合剂、乙二醇为分散剂组成的混合溶 液。
其中，步骤S2具体包括以下步骤：
S21，将经过表面修饰的纳米碳球传质粒子加入芬顿催化剂前驱体 中，形成催化传质混合溶液；
S22，将催化传质混合溶液在60℃下，超声5分钟，静置30分钟， 再超声5分钟，静置30分钟。
其中，步骤S3具体包括以下步骤：
S31，在惰性气体保护条件下，将经过浸渍的纳米碳球传质粒子在 450℃下烘烤60分钟。
使用时，将甲苯溶液加入玻璃瓶中，利用空气鼓泡产生甲苯气体， 进入芬顿反应器进行降解。芬顿反应器中分别装两种芬顿试剂，一是 传统芬顿试剂H2O2和FeSO4混合溶液，另一种是本发明H2O2和催化- 传质耦合粒子混合形成的芬顿试剂，降解相同浓度的甲苯气体，计算 两种芬顿反应的降解效率。传统芬顿体系对甲苯的降解效率为24.6％， 本发明的芬顿试剂对甲苯的降解效率为82.4％。
综上所述，本发明的用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法， 将芬顿催化剂负载于纳米碳球传质粒子表面，得到传质强化-催化耦合 粒子，纳米粒子加快气态污染物向芬顿试剂的传质速率，纳米粒子表 面的催化剂加速芬顿试剂中污染物的降解，形成粒子强化传质和催化 反应的耦合效应，大幅度提高芬顿反应降解气态挥发性有机物的效率。 解决了芬顿反应对气态挥发性有机物降解效率低的难题，为有机废气 的治理提供了一种新的技术选择。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而 非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领 域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技 术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修 改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方 案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1，对纳米碳球传质粒子进行表面修饰，在纳米碳球传质粒子的表面形成-COONa基团；
S2，将经过表面修饰的纳米碳球传质粒子浸渍于芬顿催化剂前驱体中；
S3，将经过浸渍的纳米碳球传质粒子进行烘烤，制得催化-传质耦合粒子；
S4，将催化-传质耦合粒子加入H2O2溶液，制得用于降解有机废气的芬顿试剂。
2.根据权利要求1所述的用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法，其特征在于：所述纳米碳球传质粒子是指粒径为5-200nm的碳质球形颗粒。
3.根据权利要求1所述的用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法，其特征在于：步骤S1具体包括一下步骤：
S11，将纳米碳球传质粒子在120℃的浓硝酸回流10分钟；
S12，在Na2CO3溶液中回流30分钟，得到C-COONa负载担体。
4.根据权利要求1所述的用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法，其特征在于：所述芬顿催化剂前驱体是以二茂铁为铁源，Bi(NO3)3为掺杂源，2-甲氧基乙醇为溶剂、柠檬酸为络合剂、乙二醇为分散剂组成的混合溶液。
5.根据权利要求1所述的用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：
S21，将经过表面修饰的纳米碳球传质粒子加入芬顿催化剂前驱体中，形成混合溶液；
S22，将混合溶液在60℃下，超声5分钟，静置30分钟，再超声5分钟，静置30分钟。
6.根据权利要求1所述的用于降解有机废气的芬顿试剂的制备方法，其特征在于：步骤S3具体包括以下步骤：
S31，在惰性气体保护条件下，将经过浸渍的纳米碳球传质粒子在450℃下烘烤60分钟。
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