CN110508283A - Fenton流化床催化剂及其制备方法 - Google Patents

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王慧丽
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    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
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Abstract

本申请涉及一种Fenton流化床催化剂的制备方法，包括如下方法：S1以二价铁盐、三价铁盐为原料，配制Fe2+浓度为0.8％～1.5％，Fe3+浓度为0.2％～0.5％的浸渍溶液；S2将基体球浸入所述浸渍溶液中；S3搅拌下，加入1mol/L NaOH溶液至pH＜9，搅拌0.5h；S4陈化，羟基氧化铁晶体均匀附着在基体球表层；S5待附着羟基氧化铁晶体的基体球干燥后，于100℃～350℃烧结4h～5h。本申请还涉及一种Fenton流化床催化剂，大大降低了Fenton试剂中Fe2+的使用量，减少了Fe2+对出水COD的影响，且大大减少了铁泥的产生量，降低了固废处理成本。

Description

Fenton流化床催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种Fenton流化床催化剂及其制备方法。
背景技术
Fenton是一种高级氧化技术，在如今倡导清洁生产、安全环保的时代，各行各业污水的排放标准日渐严格，Fenton氧化作为一种水处理的工艺，越来越得到重视。Fenton反应的机理是通过Fe 2+催化分解H2O2产生的OH·进攻有机物分子夺取氢，将大分子有机物降解为小分子有机物或矿化为CO2和H2O等无机物，化学反应方程式如下：
Fe2++H2O2→Fe3++OH－+OH· (1)
R—H+OH·→R·+H2O (2)
R·+Fe3+→R++Fe2+ (3)
影响Fenton试剂反应的主要参数包括溶液的pH、停留时间、温度、过氧化氢及Fe2+的浓度。Fenton氧化因可氧化破坏多种有毒有害的有机物，反应条件温和，设备简单，可单独处理，也可与其他方法联合处理等优点被广泛使用。但是，Fenton试剂使用药剂的量多，过量的二价铁会增大处理后废水的COD值，并且产生大量的铁泥，增加固废处理成本。
发明内容
本发明的目的在于针对现有Fenton试剂的使用缺点，提供一种Fenton流化床催化剂及其制备方法。
为了实现上述发明目的之一，本发明采用如下方案:
一种Fenton流化床催化剂的制备方法，包括如下方法：S1以二价铁盐、三价铁盐为原料，配制Fe2+浓度为0.8％～1.5％，Fe3+浓度为0.2％～0.5％的浸渍溶液；S2将基体球浸入所述浸渍溶液中，所述基体球包括活性氧化铝球或陶粒；S3搅拌下，加入1mol/L碱液调节7＜pH＜9，，搅拌0.5h；S4陈化，羟基氧化铁晶体均匀附着在基体球表层；S5待附着羟基氧化铁晶体的基体球干燥后，于100℃～350℃烧结4h～5h。
进一步地，所述二价铁盐选自FeSO4，和/或，所述三价铁盐选自Fe2(NO3)3。
进一步地，所述活性氧化铝球为γ-Al2O3球，所述活性氧化铝球的粒径为3mm～5mm；或所述陶粒为黄黏土粒，所述黄黏土粒的粒径为3mm～5mm。
进一步地，步骤S2中，所述基体球与所述浸渍溶液的体积比为1:1～2:1。
进一步地，步骤S3中，浸渍溶液中的Fe2+、Fe3+与碱反应生成羟基氧化铁，附着在所述基体球的微孔里。
进一步地，形成的羟基氧化铁为α—FeOOH与γ—FeOOH的混合物。
进一步地，陈化过程包括：前3h～5h每半小时搅拌1次，每次5min；然后在20℃至50℃环境下陈化至少24h。
为实现上述发明目的之一，本发明还采用如下方案：
一种Fenton流化床催化剂，由上述任意一项所述的Fenton流化床催化剂的制备方法制得。
为实现上述发明目的之一，本发明还采用如下方案：
一种Fenton流化床催化剂，包括基体球，附着于所述基体球表面的羟基氧化铁，所述基体球包括活性氧化铝球或陶粒。
进一步地，所述活性氧化铝球为γ-Al2O3球，所述活性氧化铝球的粒径为3mm～5mm，或所述陶粒为黄黏土粒，所述黄黏土粒的粒径为3mm～5mm，羟基氧化铁为α—FeOOH与γ—FeOOH的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本申请的Fenton流化床催化剂的制备方法，以所述基体球为基体，浸渍溶液中的Fe2+和Fe3+与碱反应生成羟基氧化铁附着在所述基体球的微孔中；形成的Fenton流化床催化剂，大大降低了Fenton试剂中Fe2+的使用量，减少了Fe2+对出水COD的影响，且大大减少了铁泥的产生量，降低了固废处理成本。
具体实施方式
以下将结合具体实施方式对本申请进行详细描述。但这些实施方式并不限制本申请，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本申请的保护范围内。
本申请提供一种Fenton流化床催化剂的制备方法，包括
S1以二价铁盐、三价铁盐为原料，配制Fe2+浓度为0.8％～1.5％，Fe3+浓度为0.2％～0.5％的浸渍溶液；
S2将基体球浸入所述浸渍溶液中，所述基体球包括活性氧化铝球或陶粒；
S3搅拌下缓慢加入1mol/L碱液调节7＜pH＜9，搅拌0.5h；所述碱液选自但不限于NaOH溶液、KOH溶液、Na2CO3、(NH4)2CO3等。
S4陈化，羟基氧化铁晶体均匀附着在基体球表层；该处的均匀指的是各个区域的羟基氧化铁的分布浓度在较窄的范围内，并非严格意义上的分布浓度分毫不差的均匀分布；
S5待附着羟基氧化铁晶体的基体球干燥后，于100℃～350℃烧结4h～5h。
其中，步骤S1中，二价铁盐可选自但不限于FeSO4，三价铁盐可选自但不限于Fe2(NO3)3。步骤S2中，所述活性氧化铝球为在市场上购买的任意厂家的γ-Al2O3球，所述活性氧化铝球的粒径为3mm～5mm，或所述陶粒为黄黏土粒，所述黄黏土粒的粒径为3mm～5mm，所述基体球具有合适的比表面积，吸附催化剂后形成适于Fenton流化床的催化剂。
另，所述基体球与所述浸渍溶液的体积比为1:1～2:1，保证在步骤S3中能够在所述活性氧化铝表面形成足量的催化剂。
步骤S3中，浸渍溶液中的二价铁、三价铁与碱反应生成羟基氧化铁，附着在所述基体球的微孔里，形成的羟基氧化铁晶相主要为α—FeOOH与γ—FeOOH的混合物。
步骤S4中，陈化过程包括，前3h～5h每半小时搅拌1次，每次5min；然后在20℃至50℃环境下陈化至少24h。
一具体制备方法中，以FeSO4、Fe2(NO3)3为原料，配制Fe2+为0.8％～1.5％、Fe3+为0.2％～0.5％的浸渍溶液；将基体球浸入所述浸渍溶液中，搅拌条件下缓慢加入1mol/LNaOH溶液至pH＞9，搅拌0.5h，前3h～5h内每半小时搅拌1次，每次5min；然后在20℃至50℃环境下陈化至少24h；羟基氧化铁晶体均匀附着在基体球表层，干燥后于100℃～350℃下烧结4h～5h即获得Fenton流化床催化剂。
本申请还提供一种由上述任意一种方法获得的Fenton流化床催化剂，
当然，本申请的Fenton流化床催化剂也可以采用其他方法获得，其包括基体球，附着于所述基体球表面的羟基氧化铁，所述基体球包括活性氧化铝球或陶粒。所述活性氧化铝球基体球为γ-Al2O3球，所述基体球的粒径为3mm～5mm；或所述陶粒为黄黏土粒，所述黄黏土粒的粒径为3mm～5mm，所述羟基氧化铁为α—FeOOH与γ—FeOOH的混合物。
上述Fenton流化床催化剂大大降低了Fenton试剂中Fe2+的使用量，减少了Fe2+对出水COD的影响，且大大减少了铁泥的产生量，降低了固废处理成本。
综上所述，本申请的Fenton流化床催化剂的制备方法，以所述基体球为基体，浸渍溶液中的Fe2+和Fe3+与碱反应生成羟基氧化铁附着在所述基体球的微孔中，形成的Fenton流化床催化剂，大大降低了Fenton试剂中Fe2+的使用量，减少了Fe2+对出水COD的影响，且大大减少了铁泥的产生量，降低了固废处理成本。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种Fenton流化床催化剂的制备方法，包括如下方法：
S1以二价铁盐、三价铁盐为原料，配制Fe2+浓度为0.8％～1.5％，Fe3+浓度为0.2％～0.5％的浸渍溶液；
S2将基体球浸入所述浸渍溶液中，所述基体球为活性氧化铝球或陶粒；
S3搅拌下，加入1mol/L碱液调节7＜pH＜9，搅拌0.5h；
S4陈化，羟基氧化铁晶体均匀附着在基体球表层；
S5待附着羟基氧化铁晶体的基体球干燥后，于100℃～350℃烧结4h～5h。
2.根据权利要求1所述的Fenton流化床催化剂的制备方法，其特征在于，
所述二价铁盐选自FeSO4，和/或，所述三价铁盐选自Fe2(NO3)3。
3.根据权利要求1所述的Fenton流化床催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性氧化铝球为γ-Al2O3球，所述活性氧化铝球的粒径为3mm～5mm；
或所述陶粒为黄黏土粒，所述黄黏土粒的粒径为3mm～5mm。
4.根据权利要求1所述的Fenton流化床催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述基体球与所述浸渍溶液的体积比为1:1～2:1。
5.根据权利要求1所述的Fenton流化床催化剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中，浸渍溶液中的Fe2+、Fe3+与碱反应生成羟基氧化铁，附着在所述基体球的微孔里。
6.根据权利要求5所述的Fenton流化床催化剂的制备方法，其特征在于，形成的羟基氧化铁为α—FeOOH与γ—FeOOH的混合物。
7.根据权利要求1所述的Fenton流化床催化剂的制备方法，其特征在于，陈化过程包括：前3h～5h每半小时搅拌1次，每次5min；然后在20℃至50℃环境下陈化至少24h。
8.一种Fenton流化床催化剂，其特征在于，由上述权利要求1～7任意一项所述的Fenton流化床催化剂的制备方法制得。
9.一种Fenton流化床催化剂，其特征在于，包括基体球，附着于所述基体球表面的羟基氧化铁，所述基体球为活性氧化铝球或陶粒。
10.根据权利要求9所述的Fenton流化床催化剂，其特征在于，所述活性氧化铝球为γ-Al2O3球，所述活性氧化铝球的粒径为3mm～5mm；
或所述陶粒为黄黏土粒，所述黄黏土粒的粒径为3mm～5mm，
羟基氧化铁为α—FeOOH与γ—FeOOH的混合物。
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