CN110586113A - 一种复合负载型三维催化粒子及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合负载型三维粒子及其制备方法，包括：将Fe(NO3)3、无水乙醇、无水SnCl4和SbCl3混合，得到溶液A；向水、无水乙醇的混合液中加入乙酸，使溶液的pH＝4.5，得到溶液B；将溶液B加到溶液A中，使得混合液中Fe摩尔浓度为0.5mol/L，得到含Fe、Sn、Sb的凝胶；将GAC粒子浸没在所述含Fe、Sn、Sb的凝胶中，摇床反应使GAC包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶，之后取出包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶的GAC粒子，烘干后，于惰性气氛下，450℃烧制2h后，即得所述复合负载型三维粒子。该复合负载型三维粒子催化效果更好，COD去除率和处理效果的稳定性均有明显提升，对于三维电极反应器处理有机污染物有着重要的意义。

Description

一种复合负载型三维催化粒子及其制备方法
技术领域
本发明属于环保材料及废水处理领域，更具体的说，涉及一种复合负载型三维催化粒子及其制备方法。
背景技术
为了达到更加严格的排放标准，有必要对废水进行深度处理。常用的深度处理方法主要有以下三种：膜分离法、生物法、高级氧化法。膜处理技术主要原理是对污染物的物理截留和转移、并非有效地矿化。生物法处理可生化性较差、含有大量无机盐和重金属离子的废水时，微生物的生长受到不良影响。高级氧化法主要是产生强氧化能力的羟基自由基，将废水中有机污染物氧化成二氧化碳、水或者其他矿物为主的方法。
其中电化学氧化法在电解过程中产生的羟基自由基无选择性氧化分解有机污染物，降解速率高。同时还会间接产生其他氧化产物(活性氯、S2O8、H2O2等)，进一步促进有机物的完全降解。传统的二维电化学催化存在着电流效率低、电极面积小等缺点。三维电催化是在二维电催化的基础上，在主电极之间加入电极粒子，形成一个三维的电化学系统，提高污染物的降解效率。在三维电催化技术中，电极粒子的选择与制备是影响电催化效率的一个十分关键的因素。
发明内容
为了进一步提高负载催化剂GAC粒子的催化性能，本发明在负载Fe和Sn/Sb的催化剂基础上制备出复合催化剂，并且负载在GAC粒子上。即将Fe和Sn/Sb的前驱体同时溶解到一起，制成含有Fe、Sn、Sb的凝胶，然后通过一系列方法负载在GAC粒子上，形成复合催化粒子GAC-Fe-Sn/Sb，其催化效果更好，COD去除率和处理效果的稳定性均有明显提升，对于三维电极反应器处理有机污染物有着重要的意义。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种复合负载型三维粒子的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Fe(NO3)3、无水乙醇、无水SnCl4和SbCl3混合，得到溶液A；向水、无水乙醇的混合液中加入乙酸，使溶液的pH＝4.5，得到溶液B；将溶液B加到溶液A中，使得混合液中Fe摩尔浓度为0.5mol/L，得到含Fe、Sn、Sb的凝胶；
(2)将GAC粒子浸没在所述含Fe、Sn、Sb的凝胶中，摇床反应使GAC包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶，之后取出包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶的GAC粒子，烘干后，于惰性气氛下，450℃烧制2h后，即得所述复合负载型三维粒子。所述复合负载型三维粒子标记为GAC-Fe-Sn/Sb。
步骤(2)所述GAC粒子经过预处理，所述预处理包括：用去离子水冲洗GAC粒子，洗净后于105℃干燥12h。
步骤(1)中，Sn元素和Fe元素的摩尔比为0.01。
步骤(1)中，Sn元素和Sb元素的摩尔比为10。
步骤(1)中，溶液B中的水和无水乙醇的体积比为1:3。
步骤(2)中，摇床反应的时间为2h。
步骤(2)中，所述的烘干为于100℃烘干。
步骤(2)中，所述的烘干的时间为12h。
步骤(2)中，所述的惰性气体为氮气或氩气。
步骤(2)中，在烧制时，以5℃/min的速率升温至烧制温度。
步骤(2)中，所述的烧制在马弗炉中进行。
本发明还提供上述方法制备得到的复合负载型三维粒子。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
本发明通过配置将含有Fe和Sn/Sb前驱体的溶液混合在一起，形成凝胶，然后GAC粒子浸没其中，摇床充分反应后烘干，用马弗炉焙烧，即可制备出复合负载型的三维粒子。使用该复合负载型三维粒子去降解含有有机污染物的废水，通过分析污染物降解效果来研究负载Fe-Sn/Sb的GAC粒子的催化性能。
本发明在负载Fe和Sn/Sb的催化剂基础上制备出复合催化剂，并且负载在GAC粒子上。即将Fe和Sn/Sb的前驱体同时溶解到一起，制成含有Fe、Sn、Sb的凝胶，然后通过一系列方法负载在GAC粒子上，形成复合催化粒子GAC-Fe-Sn/Sb。相对于单独负载Fe或Sn/Sb的GAC粒子催化效果更好，COD去除率和处理效果的稳定性均有明显提升，对于三维电极反应器处理有机污染物有着重要的意义。
附图说明
图1是本复合负载催化粒子GAC-Fe-Sn/Sb相对于单一负载型粒子GAC-Fe和GAC-Sn/Sb的处理废水的COD去除率对比图。
具体实施方式
(1)将Fe(NO3)3、无水乙醇、无水SnCl4和SbCl3混合，得到溶液A；向水、无水乙醇的混合液中加入乙酸，使溶液的pH＝4.5，得到溶液B；将溶液B加到溶液A中，使得混合液中Fe摩尔浓度为0.5mol/L，得到含Fe、Sn、Sb的凝胶；
(2)将GAC粒子浸没在所述含Fe、Sn、Sb的凝胶中，摇床反应使GAC包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶，之后取出包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶的GAC粒子，烘干后，于惰性气氛下，450℃烧制2h后，即得所述复合负载型三维粒子。所述复合负载型三维粒子标记为GAC-Fe-Sn/Sb。
步骤(2)所述GAC粒子经过预处理，所述预处理包括：用去离子水冲洗GAC粒子，洗净后于105℃干燥12h。
步骤(1)中，Sn元素和Fe元素的摩尔比为0.01。
步骤(1)中，Sn元素和Sb元素的摩尔比为10。
步骤(1)中，溶液B中的水和无水乙醇的体积比为1:3。
步骤(2)中，摇床反应的时间为2h。
步骤(2)中，所述的烘干为于100℃烘干。
步骤(2)中，所述的烘干的时间为12h。
步骤(2)中，所述的惰性气体为氮气或氩气。
步骤(2)中，在烧制时，以5℃/min的速率升温至烧制温度。
步骤(2)中，所述的烧制在马弗炉中进行。
利用该方法制备得到的负载Fe-Sn/Sb的GAC粒子与单一负载型粒子GAC-Fe和GAC-Sn/Sb分别处理废水中COD，得到的去除率如图1所示。

Claims (10)

1.一种复合负载型三维粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将Fe(NO3)3、无水乙醇、无水SnCl4和SbCl3混合，得到溶液A；向水、无水乙醇的混合液中加入乙酸，使溶液的pH＝4.5，得到溶液B；将溶液B加到溶液A中，使得混合液中Fe摩尔浓度为0.5mol/L，得到含Fe、Sn、Sb的凝胶；
(2)将GAC粒子浸没在所述含Fe、Sn、Sb的凝胶中，摇床反应使GAC包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶，之后取出包裹所述含Fe、Sn、Sb的凝胶的GAC粒子，烘干后，于惰性气氛下，450℃烧制2h后，即得所述复合负载型三维粒子。
2.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述GAC粒子经过预处理，所述预处理包括：用去离子水冲洗GAC粒子，洗净后于105℃干燥12h。
3.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Sn元素和Fe元素的摩尔比为0.01。
4.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，Sn元素和Sb元素的摩尔比为10。
5.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶液B中的水和无水乙醇的体积比为1:3。
6.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的烘干为于100℃烘干。
7.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的烘干的时间为12h。
8.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的惰性气体为氮气或氩气。
9.根据权利要求1所示的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，在烧制时，以5℃/min的速率升温至烧制温度。
10.权利要求1-9任一所述制备方法制备得到的复合负载型三维粒子。
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