CN110449159A - 一种芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC及其制备方法和应用 - Google Patents
一种芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于类芬顿催化剂技术领域,涉及一种磁性非均相芬顿催化剂Fe3O4‑CeO2/AC的快速制备方法及应用。该方法包括如下步骤:(1)采用浸渍法合成CeO2/AC:将酸化的活性炭置于Ce(NO3)3·6H2O溶液中,于45‑55℃搅拌,抽滤,水洗涤,干燥后置于马氟炉250‑400℃煅烧1.5‑2.5h,得到CeO2/AC;(2)采用共沉淀法制备Fe3O4‑CeO2/AC:CeO2/AC加入NH3·H2O溶液,80‑90℃水浴加热,搅拌分散,滴加Fe2(SO4)3和FeSO4·7H2O的1‑3%盐酸混合溶液,搅拌反应,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到F3O4‑CeO2/AC。本发明的类芬顿催化剂Fe3O4‑CeO2/AC的饱和磁化强度可达20emu g‑1以上。
Description
技术领域
本发明属于类芬顿催化剂技术领域,涉及一种磁性非均相芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC的快速制备方法及应用。
背景技术
过氧化氢(H2O2)与催化剂Fe2+所构成的氧化体系通常称为芬顿试剂,芬顿法作为一种高级氧化技术,已经被广泛的用于各种难降解高浓度有机废水的处理,具有操作设备简单、反应速率快等优点。但是,由于均相芬顿反应中存在着大量的铁离子,反应后便不可避免的产生了大量的铁泥,其常常会引起严重的二次污染。非均相催化剂是将Fe2+固定在载体上从而催化反应的发生,因此,可以减少铁泥的产生,目前已经成为研究的热点。然而,目前多数的催化材料存在催化效率低、溶铁量突出等问题。活性炭(AC)可以高效吸附水中的污染物,稀土元素铈(Ce)可以有效提高反应活性,因此,为了提高非均相芬顿反应的催化降解效率和减少铁离子溶出,本发明合成了新型类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,现有技术中并无 Fe3O4-CeO2/AC催化剂的合成及应用的相关报道。
发明内容
本发明所解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷,提供一种新的芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,并采用简易方法合成Fe3O4-CeO2/AC,所合成的Fe3O4-CeO2/AC可以明显地提高催化效率。且本发明合成方法效率高,过程简单可控,能够满足生产要求。
本发明是通过如下技术方案实现的:
本发明提供了一种新型类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,该催化剂的饱和磁化强度可达20 emu g-1以上。
本发明还提供了芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)采用浸渍法合成CeO2/AC
将酸化的活性炭置于Ce(NO3)3·6H2O溶液中,于45-55℃搅拌,抽滤,水洗涤,干燥后置于马氟炉250-400℃煅烧1.5-2.5h,得到CeO2/AC;
(2)采用共沉淀法制备Fe3O4-CeO2/AC
CeO2/AC加入NH3·H2O溶液,80-90℃水浴加热,搅拌分散,滴加Fe2(SO4)3和FeSO4·7H2O的1-3%盐酸混合溶液,搅拌反应,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到F3O4-CeO2/AC。
其中,
步骤(1)中,所述的酸化所用的酸为硝酸、盐酸或硫酸,优选为硫酸,浓度为8%-12%;
步骤(1)中,Ce(NO3)3·6H2O溶液的浓度为0.1-0.15mol L-1;
步骤(1)中,煅烧温度范围为:250-400℃;
步骤(1)中,CeO2/AC质量比例范围为0.43-0.67;
步骤(2)中,Fe3O4/AC质量比例范围为1:2-1:4;
步骤(2)中,所述NH3·H2O溶液的摩尔体积浓度为0.5-1.5mol L-1;
步骤(2)中,所述Fe2(SO4)3和FeSO4·7H2O的盐酸混合溶液中,Fe2(SO4)3的浓度为0.23-0.43mol L-1,FeSO4·7H2O的浓度为0.17-0.31mol L-1。Fe2(SO4)3与FeSO4·7H2的质量比为1:1-1:3,优选为1:2。
具体地,本发明的制备方法如下:
(1)用8%-12%的硫酸将活性炭酸化,称取酸化活性炭,置于浓度为0.1-0.15molL-1的 Ce(NO3)3·6H2O水溶液中,于45-55℃下搅拌24h,用真空泵抽滤,纯水洗涤数次,在自然条件下干燥后,置于马氟炉250-350℃煅烧1.5-2.5h,得到CeO2/AC;
(2)称取CeO2/AC,置于500mL三颈烧瓶中,加入浓度NH3·H2O溶液,氮气保护下, 80℃水浴加热,搅拌分散30min,缓慢滴加0.23-0.43mol L-1Fe2(SO4)3和0.17-0.31mol L-1FeSO4·7H2O的1%盐酸混合溶液,搅拌反应0.5h,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到Fe3O4-CeO2/AC,其中,CeO2/AC的用量与总铁质量比为1:5-1:7,优选 1:6。
进一步地,当锻烧温度为300-400℃、CeO2/AC比例为0.54-0.67、Fe3O4/AC比例1:3-1: 4时,制备的Fe3O4-CeO2/AC催化剂在材料用量0.4g L-1,H2O2浓度为18mM,OG浓度50 mg L-1,温度30℃的条件下60min,降解率达到90%以上。而当锻烧温度为300-350℃、CeO2/AC 比例为0.54-0.67、Fe3O4/AC比例1:3-1:4时,制备的Fe3O4-CeO2/AC催化剂在材料用量0.4 g L-1,H2O2浓度为18mM,OG浓度50mg L-1,温度30℃的条件下60min,降解率达到95%以上。
反应在水浴加热条件下进行,整个过程防止Fe2+的氧化,要保证反应环境处于氮气保护之下。
本发明所述的Fe3O4-CeO2/AC用于水中橙黄G(OG)、甲基蓝、酸性红染料去除。该材料对水中OG去除率可达98.8%,可重复利用5次以上,对甲基蓝的去除率达97.8%,对酸性红的去除率达98.6%。可见,Fe3O4-CeO2/AC对水中OG染料、甲基蓝、酸性红的去除效果均较好。
本发明提供的方法合成Fe3O4-CeO2/AC,具有以下优势:
(1)本发明中的Fe3O4-CeO2/AC首先通过浸入-氧化共沉淀两步法制备了 Fe3O4-CeO2/AC材料,本材料引入具有良好吸附效果的活性炭,将染料分子聚集在材料的表面,增大·OH与染料分子的接触,提高了·OH利用率,从而提高了降解效率,并且材料的用量也大大减少,仅为0.4g L-1。
(2)本发明合成的材料的溶解铁为0.79-1.06mg L-1,相当于材料总铁用量的0.26-0.35%,酸化的活性炭表面形成更多的官能团,如羧基等使铁离子与活性炭结合更紧密,这也是溶铁量大量减少的原因之一。
本发明将利用新方法合成的Fe3O4-CeO2/AC,用于水中染料橙黄G的降解,效果良好。本材料对于水中其他有机污染物的降解具有良好的应用前景。而且本发明生产成本低,该材料所带来的经济效益、环境效益十分明显。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的Fe3O4-CeO2/AC复合材料的X射线衍射图谱。
图2为本发明实施例2制备的Fe3O4-CeO2/AC复合材料的磁滞回线图。
图3为本发明实施例2制备的Fe3O4-CeO2/AC复合材料的透射电镜图。
图4为本发明实施例2制备的Fe3O4-CeO2/AC复合材料降解过程光谱图。
图5为本发明实施例2制备的Fe3O4-CeO2/AC复合材料溶铁及双氧水消耗图谱。
图6为本发明实施例2制备的Fe3O4-CeO2/AC复合材料重复性考察图。
具体实施方式
以下通过具体实例进一步说明本发明描述的方法,但并不局限于这些实施例子。
实施例1锻烧温度、CeO2/AC比例、Fe3O4/AC比例对催化剂降解率的影响
(1)采用浸渍法合成CeO2/AC。
用10%硫酸将活性炭酸化,称取10g活性炭,置于120mL浓度为0.1mol L-1的 Ce(NO3)3·6H2O溶液中,于50℃下搅拌24h,用真空泵抽滤,纯水洗涤数次,在自然条件下干燥后,置于马氟炉250℃煅烧2.5h,得到CeO2/AC;
(2)采用共沉淀法制备Fe3O4-CeO2/AC。
称取CeO2/AC 1.5g,置于500mL三颈烧瓶中,加入100mL浓度0.5mol L-1NH3·H2O 溶液,氮气保护下,80℃水浴加热,搅拌分散30min,缓慢滴加0.23mol L-1Fe2(SO4)3和0.17 molL-1FeSO4·7H2O的1%盐酸混合溶液65mL,搅拌反应0.5h,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到Fe3O4-CeO2/AC。
改变锻烧温度、CeO2/AC比例、Fe3O4/AC比例,结果见表1、表2、表3。
表1锻烧温度对降解率的影响
温度(℃) | 250 | 300 | 350 | 400 |
降解率(%) | 89 | 98.8 | 95 | 90 |
表2CeO2/AC比例对降解率的影响
CeO<sub>2</sub>/AC比例 | 0.43 | 0.54 | 0.62 | 0.67 |
降解率(%) | 86 | 98.7 | 95 | 90 |
表3Fe3O4/AC比例对降解率的影响
Fe<sub>3</sub>O<sub>4</sub>/AC | 1:2 | 1:3 | 1:3.5 | 1:4 |
降解率(%) | 85 | 98.7 | 95 | 91 |
实施例2
(1)采用浸渍法合成CeO2/AC。
用10%硫酸将活性炭酸化,称取10g活性炭,置于100mL浓度为0.12mol L-1的 Ce(NO3)3·6H2O溶液中,于50℃下搅拌24h,用真空泵抽滤,纯水洗涤数次,在自然条件下干燥后,置于马氟炉300℃煅烧2h,得到CeO2/AC;
(2)采用共沉淀法制备Fe3O4-CeO2/AC。
称取CeO2/AC 1.5g,置于500mL三颈烧瓶中,加入1mol L-1NH3·H2O溶液50mL,氮气保护下,80℃水浴加热,搅拌分散30min,缓慢滴加0.3mol L-1Fe2(SO4)3和0.22mol L-1FeSO4·7H2O的1%盐酸混合溶液50mL,搅拌反应0.5h,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到Fe3O4-CeO2/AC。
用X-射线粉末衍射仪对所制备的催化剂Fe3O4-CeO2/AC进行分析。由图1可知,制备的催化剂Fe3O4-CeO2/AC的XRD衍射峰出现的特征峰,分别在2θ为26.5°、56.42°、68.23°和88.55°,分别对应CeO2(Fm-3m(225),JCPDS no.34-0394)特征晶面(111)、(311)、(400) 和(422)。特征峰分别在2θ为29.2°、35.6°、42.3°、53.7°和62.8°与Fe3O4(Fm-3m(227),JCPDSno.74-0748)尖晶石结构一致。表明Fe3O4形成复合材料后仍保持立方尖晶石结构。 Fe3O4-CeO2/AC催化剂的XRD衍射峰既有CeO2特征衍射峰,又有Fe3O4特征衍射峰,说明复合材料已成功制备。饱和磁化强度为27.04emu g-1,表明Fe3O4-CeO2/AC具有良好的磁性。
用获得的催化剂在材料用量0.4g L-1,H2O2浓度为18mM,OG浓度50mg L-1,温度30℃的条件下60min,降解率达到98.8%。可重复利用5次。铁溶出量为0.79mg L-1,相当于使用材料总铁含量的0.26%。
实施例3
(1)采用浸渍法合成CeO2/AC。
用10%硫酸将活性炭酸化,称取10g活性炭,置于120mL浓度为0.1mol L-1的 Ce(NO3)3·6H2O溶液中,于50℃下搅拌24h,用真空泵抽滤,纯水洗涤数次,在自然条件下干燥后,置于马氟炉250℃煅烧2.5h,得到CeO2/AC;
(2)采用共沉淀法制备Fe3O4-CeO2/AC。
称取CeO2/AC 1.3g,置于500mL三颈烧瓶中,加入100mL浓度0.5mol L-1NH3·H2O 溶液,氮气保护下,80℃水浴加热,搅拌分散30min,缓慢滴加0.23mol L-1Fe2(SO4)3和0.17 molL-1FeSO4·7H2O的1%盐酸混合溶液65mL,搅拌反应0.5h,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到Fe3O4-CeO2/AC。
检测的X射线衍射图谱、透镜图与实施例2类同。但材料的磁性有所降低,为23.04emu g-1。
用获得的催化剂降解橙黄G,在材料用量0.4g L-1,H2O2浓度为18mM,OG浓度50mg L-1,温度30℃的条件下,降解60min,降解率达到92%。铁溶出量为0.83mg L-1,相当于使用材料总铁含量的0.27%。
实施例4
(1)采用浸渍法合成CeO2/AC。
用10%硫酸将活性炭酸化,称取10g活性炭,置于80mL浓度为0.15mol L-1的 Ce(NO3)3·6H2O溶液中,于50℃下搅拌24h,用真空泵抽滤,纯水洗涤数次,在自然条件下干燥后,置于马氟炉350℃煅烧1.5h,得到CeO2/AC;
(2)采用共沉淀法制备Fe3O4-CeO2/AC。
称取CeO2/AC 1.8g,置于500mL三颈烧瓶中,加入1.5mol L-1NH3·H2O溶液33.3mL,氮气保护下,80℃水浴加热,搅拌分散30min,缓慢滴加0.43mol L-1Fe2(SO4)3和0.31mol L-1FeSO4·7H2O的1%盐酸混合溶液35mL,搅拌反应0.5h,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到Fe3O4-CeO2/AC。
检测的X射线衍射图谱、透镜图与实施例2类同。但材料的磁性有所降低,为21.04emu g-1。
用获得的催化剂在材料用量0.4g L-1,H2O2浓度为18mM,OG浓度50mg L-1,温度30℃的条件下60min,降解率达到95%。铁溶出量为1.06mg L-1,相当于使用材料总铁含量的0.35%。
Claims (10)
1.一种类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,通过如下方法制备:
(1)采用浸渍法合成CeO2/AC
将酸化的活性炭置于Ce(NO3)3·6H2O溶液中,于45-55℃搅拌,抽滤,水洗涤,干燥后置于马氟炉250-400℃煅烧1.5-2.5h,得到CeO2/AC;
(2)采用共沉淀法制备Fe3O4-CeO2/AC
CeO2/AC加入NH3·H2O溶液,80-90℃水浴加热,搅拌分散,滴加Fe2(SO4)3和FeSO4·7H2O的1-3%盐酸混合溶液,搅拌反应,磁铁分离,纯水洗至中性,用无水乙醇洗三遍,干燥,得到F3O4-CeO2/AC。
2.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(1)中,所述的酸化所用的酸为硝酸、盐酸或硫酸,优选为硫酸,浓度为8%-12%。
3.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(1)中,CeO2/AC质量比例范围为0.43-0.67。
4.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(1)中,Ce(NO3)3·6H2O溶液的浓度为0.1-0.15mol L-1。
5.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(2)中,Fe3O4/AC重量比例范围为1:2-1:4。
6.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(2)中,所述NH3·H2O溶液的摩尔体积浓度为0.5-1.5mol L-1。
7.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(2)中,所述Fe2(SO4)3和FeSO4·7H2O的盐酸混合溶液中,Fe2(SO4)3的浓度为0.23-0.43mol L-1,FeSO4·7H2O的浓度为0.17-0.31mol L-1。
8.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(2)中,Fe2(SO4)3与FeSO4·7H2O的质量比为1:1-1:3,优选为1:2。
9.如权利要求1所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC,其特征在于,步骤(2)中,CeO2/AC的用量与总铁质量比为1:5-1:7,优选1:6。
10.权利要求1-8中任何一项所述的类芬顿催化剂Fe3O4-CeO2/AC在去除水中橙黄G、甲基蓝、酸性红染料中的应用。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110759544A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-02-07 | 沈阳环境科学研究院 | 一种类芬顿催化降解农药废水的方法 |
CN111097415A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-05 | 北京工业大学 | 一种应用于非均相电芬顿降解有机废水的活性炭负载型催化剂的制备 |
CN115364812A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-11-22 | 江苏建霖环保科技有限公司 | 一种用于煤焦化废水处理的工业净水剂 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005032928A1 (de) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Rennebeck, Klaus, Dr. | Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle, Körpern aus Aktivkohle und mit Aktivkohle versehenen Körpern |
CN101601998A (zh) * | 2009-06-11 | 2009-12-16 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种用于催化氧化处理高浓度有机废水的催化剂的制备方法 |
CN102659221A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-12 | 刘娟 | 用于废水处理的电催化氧化材料及制备方法和应用 |
CN104386866A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-03-04 | 苏州富奇诺水治理设备有限公司 | 一种利用超声波催化的活化分子氧的芬顿氧化水处理方法 |
CN105013500A (zh) * | 2014-04-23 | 2015-11-04 | 同济大学 | 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 |
-
2018
- 2018-05-08 CN CN201810430505.XA patent/CN110449159A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005032928A1 (de) * | 2005-07-14 | 2007-01-18 | Rennebeck, Klaus, Dr. | Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle, Körpern aus Aktivkohle und mit Aktivkohle versehenen Körpern |
CN101601998A (zh) * | 2009-06-11 | 2009-12-16 | 浙江省环境保护科学设计研究院 | 一种用于催化氧化处理高浓度有机废水的催化剂的制备方法 |
CN102659221A (zh) * | 2012-05-10 | 2012-09-12 | 刘娟 | 用于废水处理的电催化氧化材料及制备方法和应用 |
CN105013500A (zh) * | 2014-04-23 | 2015-11-04 | 同济大学 | 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 |
CN104386866A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-03-04 | 苏州富奇诺水治理设备有限公司 | 一种利用超声波催化的活化分子氧的芬顿氧化水处理方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
孙正男等,: ""纳米Fe3O4/CeO2-H2O2非均相类Fenton体系对3,4-二氯三氟甲苯的降解"", 《环境科学》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110759544A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-02-07 | 沈阳环境科学研究院 | 一种类芬顿催化降解农药废水的方法 |
CN111097415A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-05-05 | 北京工业大学 | 一种应用于非均相电芬顿降解有机废水的活性炭负载型催化剂的制备 |
CN111097415B (zh) * | 2020-01-10 | 2022-09-30 | 北京工业大学 | 一种应用于非均相电芬顿降解有机废水的活性炭负载型催化剂的制备 |
CN115364812A (zh) * | 2022-09-23 | 2022-11-22 | 江苏建霖环保科技有限公司 | 一种用于煤焦化废水处理的工业净水剂 |
CN115364812B (zh) * | 2022-09-23 | 2023-09-22 | 江苏建霖环保科技有限公司 | 一种用于煤焦化废水处理的工业净水剂 |
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