CN111320241A - 一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制法和应用 - Google Patents
一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111320241A CN111320241A CN202010130044.1A CN202010130044A CN111320241A CN 111320241 A CN111320241 A CN 111320241A CN 202010130044 A CN202010130044 A CN 202010130044A CN 111320241 A CN111320241 A CN 111320241A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon aerogel
- fes
- hydrogen peroxide
- divalent
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/467—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction
- C02F1/4672—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis by electrochemical disinfection; by electrooxydation or by electroreduction by electrooxydation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/0091—Preparation of aerogels, e.g. xerogels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/461—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrolysis
- C02F1/46104—Devices therefor; Their operating or servicing
- C02F1/46109—Electrodes
- C02F2001/46133—Electrodes characterised by the material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/02—Specific form of oxidant
- C02F2305/026—Fenton's reagent
Abstract
本发明涉及一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制备方法和应用,通过将金属氧化物和金属硫化物原位生长在碳材料骨架中,提出了一种新型的Fe3O4/FeSx共掺杂的碳气凝胶材料作为高效的异相电芬顿体系阴极电极,该阴极具有较高的比表面积,具有良好的电催化活性和2电子选择性,该气凝胶经活化后可用于深度降解污染物,为在酸性条件下高效矿化降解DMP和3‑CP提供了可行性,在实际污水处理中有非常广阔的应用前景。与现有技术相比,本发明具有污染物去除率高、铁硫浸出率低、多次重复仍保持有效降解效率等优点。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域,具体涉及一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制法和应用。
背景技术
邻苯二甲酸二甲酯(DMP)在环境中广泛存在,且属于一种内分泌干扰物。DMP主要通过食物链、呼吸和直接接触进入人体,对眼结膜有刺激作用,甚至引起灼伤,其在人体内累计到一定程度会引起胃肠道刺激,中枢神经系统抑制、麻痹、血压降解,更严重的会导致生殖系统异常。氯酚(CPS)是一类普遍存在的化合物和中间体,广泛应用于杀虫剂、木材防腐剂、除草剂和染料等多种制造业。DMP和3-氯酚(3-CP)由于其具有较高的内分泌干扰能力、遗传毒性、致癌性和较强的生物积累性,会引起严重的环境问题,甚至危害人类。该类有机污染物的生物降解性较差,因此其生物降解受到严重限制。开发更经济、更环保的去除方法已迫在眉睫。
高级氧化技术(AOPs)是一种处理水体污染的有效方法,电芬顿法是最受欢迎和普遍的电化学高级氧化技术之一。通过催化剂表面的FeII或者其它的类芬顿催化剂与电化学原位生成的H2O2直接反应产生羟基自由基(·OH),利用·OH的强氧化性降解废水中的有毒有机污染物。电芬顿体系较传统芬顿相比,其反应速度快,毒性低,酸碱度范围宽,无污泥产生,是一种有前途的高效处理方法,与此同时存在的问题是:氧还原的2电子选择性不高致使H2O2产量较低,催化剂容易脱落和失活等。
铁基催化剂可同时作为电催化剂和芬顿催化剂,即可用来分解H2O2产生羟基自由基,也可用来提高电催化活性。与常见的铁氧化物(赤铁矿,针铁矿和水铁矿等)相比,具有反尖晶石结构的磁铁矿(Fe3O4)是催化活性最高且研究最广泛的芬顿催化剂之一。磁铁矿的八面体可以同时容纳Fe2+和Fe3+,从而使铁物种在同一个位置发生可逆的氧化还原反应,有利于Fe3+/Fe2+的循环。但是一体化异相电芬顿体系中,传统铁基催化剂Fe3O4的引入,虽然提高了氧还原反应的活性,但是会改变其选择性,提高4电子氧还原的选择性,从而极大的降低2电子氧还原产生H2O2的产率。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种DMP和3-CP的去除率高、铁硫浸出率低、多次重复仍保持有效降解效率和提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用的碳气凝胶及其制法和应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶,该气凝胶包括以下质量百分比的组分:碳97-98%,Fe3O4 1-3%,FeSx 1-3%。此处,FeSx俗称多硫化铁,是各种硫铁化合物的混合物,其中比较典型的有FeS2和FeS,可能还会有FeS4,FeS6或FeS8等等。
黄铁矿(FeS2)和磁黄铁矿(FeS)作为地壳中最丰富的硫化铁矿物,不仅可以用于有机污染物降解,还被报道可以诱导分子氧活化产生H2O2。
碳材料由于导电性好、析氢超电势高、化学稳定性以及对于H2O2低的催化活性而被广泛用于电催化产生H2O2的研究。研究结果表明,通过2电子ORR过程产生电化学H2O2是一种有吸引力的方法,可以实现低成本、绿色、连续和现场生产。
一种如上所述的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的制备方法,该方法包括以下步骤:
(1)称取适量的酚、醛、水和碱搅拌混合均匀,形成混合物;
(2)在混合物中加入铁盐与硫盐,搅拌均匀之后,将混合液注入模具中密封,升温制得湿凝胶,然后干燥,制得结构完整的干凝胶;
(3)将干凝胶碳化,制得原位生长的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶。
进一步地,所述的酚包括间苯二酚、对苯二酚或邻苯二酚中的一种或多种,所述的醛包括甲醛、乙醛或丁醛中的一种或多种,所述的碱包括碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠中的一种或多种,所述的铁盐包括乙酰丙酮铁、氯化铁、硝酸铁或硫酸铁中的一种或多种,所述的硫盐包括硫脲、二氧化硫脲或二苯基硫脲中的一种或多种。
进一步地,所述的酚、醛、水和碱的摩尔比为(1-2):(2-3):(16-19):(0.0006-0.001);所述的铁盐在混合物中的添加量为mFe/m(Fe+C)=1-3%,使Fe元素在最终的碳气凝胶中的质量分数为1-3%,所述的硫盐在混合物中的添加量为mS/m(S+C)=1-3%,使S元素在最终的碳气凝胶中的质量分数为1-3%。
进一步地,所述的湿凝胶的具体制备方法为:将混合液注入模具中密封,置于20-40℃恒温25-35h,40-60℃恒温25-35h,80-100℃恒温65-75h,形成湿凝胶。
进一步地,所述的干凝胶的具体制备方法为:将湿凝胶在在丙酮中浸渍65-75h,其中每隔25-35h更换一次丙酮,然后干燥1-2天,即得到结构完整的干凝胶。
进一步地,所述的碳气凝胶的具体制备方法为:将干凝胶进行程序升温,以流速为200-300mL/min的氮气为保护气,以3-6℃/min的升温速率升至800-1000℃,并保持1-3h,然后以3-6℃/min的速率降至室温,即可得到原位生长的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶。
一种如上所述的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的应用,该碳气凝胶活化后形成Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化电极,应用于降解污染物。
进一步地,所述的活化的具体步骤为:将碳气凝胶进行程序升温,以流速为200-300mL/min的CO2为气氛,以3-6℃/min的升温速率升至800-1000℃,并保持1-3h,然后以3-6℃/min的速率降至室温,即可得到Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化电极。
进一步地,所述的降解污染物的具体方式为:利用Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化电极作为阴极与商用铂片阳极构筑的异相电芬顿体系,采用二电极直流电源,以10-30mA的恒定电流,在单室电解池中降解污染物;降解过程中,电解质溶液使用0.003-0.006M,pH=3-5的Na2SO4溶液,并在溶液中以150-300mL/min的速率曝氧气30-40min,期间维持pH=3-5,所述的污染物包括总浓度低于100mg/L的DMP和3-氯酚。
本发明提供了一种新型的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用Fe3O4/FeSx共掺杂的碳气凝胶材料,该气凝胶作为高效的异相电芬顿体系的阴极,该阴极具有较高的比表面积,具有良好的电催化活性和2电子选择性。在CA表面成功引入Fe3O4/FeSx之后,提高了氧还原(ORR)反应的活性位点,通过ORR的双电子途径产H2O2并且原位分解形成羟基自由基。所述电极材料可以是块状的,可用于深度降解DMP和3-氯酚等污染物。
进一步而言,本发明在碳气凝胶中原位形成Fe3O4和FeSx,提高碳气凝胶的2电子氧还原活性和选择性,高效降解有机污染物。碳气凝胶制备过程中,加入一定量金属前驱体(硫脲和乙酰丙酮铁),通过N2气氛下煅烧和CO2气氛下活化,原位生成Fe3O4/FeSx碳气凝胶材料。在CA表面成功引入Fe3O4/FeSx之后,提高了氧还原(ORR)反应的活性位点,通过ORR的双电子途径产H2O2并且原位分解形成羟基自由基。FeSx的产生一方面改变了铁基催化剂优先促进对碳材料4电子氧还原反应的特性,提高2电子氧还原的选择性,另一方面,提高了Fe3+/Fe2+的循环,利于·OH的产生,实现了对污染物的深度去除。在240分钟内,DMP和3-CP的去除率分别接近94%和88%。Fe3O4/FeSx碳气凝胶在酸性介质中也表现出极低的铁硫浸出率(<2ppm),多次重复仍保持着有效的降解效率。本发明可用于深度降解污染物,为在酸性条件下高效矿化降解DMP和3-CP提供了可行性,在实际污水处理中有非常广阔的应用前景。
与现有技术相比,本发明具有以下优点:
(1)将Fe3O4/FeSx直接原位生长于碳气凝胶基底中,颗粒分布均匀,粒径大小基本一致,合成简便,制备条件不受限制;
(2)Fe3O4/FeSx共掺杂的碳气凝胶,是在碳气凝胶骨架中原位形成的Fe3O4和FeSx;FeSx的产生,一方面改变了铁基催化剂优先促进对碳材料4电子氧还原反应的特性,提高2电子氧还原的选择性;另一方面,提高了Fe3+/Fe2+的循环,利于·OH的产生,实现了对污染物的深度去除;
(3)本发明制备的Fe3O4/FeSx碳气凝胶具有优异的机械强度和稳定性,在酸性溶液中降解污染物时,几乎无金属离子的溶出,活化后形成的电极能够多次重复利用,维持电化学降解的稳定性;
(4)与传统的降解方法相比较,比如电化学直接氧化法,超声法,电化学还原,光化学法等相比,利用本发明合成的Fe3O4/FeSx共掺杂的碳气凝胶作为阴极,具有高效,低能耗,环保以及合成简单等特点,同时具有很强的氧化能力,能够高效快速的矿化降解DMP和3-CPs。
(5)本发明制备过程简单,反应条件容易控制,反应操作简便,高效稳定,制备所得的Fe3O4/FeSx共掺杂的碳气凝胶阴极能在酸性条件下实现高效矿化降解DMP和3-CPs,具有工业化应用前景;
(6)硫脲的成本远低于现有技术经常使用的硝酸钯,制备材料的成本要低得多,材料的可实用性更高。
附图说明
图1为本发明制备的碳气凝胶对DMP的HPLC去除率随时间变化图;
图2为本发明制备的碳气凝胶对3-CP的HPLC去除率随时间变化图;
图3为本发明制备的碳气凝胶对DMP的TOC去除率随时间变化图;
图4为本发明制备的碳气凝胶对3-CP的TOC去除率随时间变化图;
图5为本发明制备的碳气凝胶的TEM图;
图6为本发明制备的碳气凝胶的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
针对异相E-Fenton体系催化剂构筑不稳定以及体系中氧还原2电子选择性低,·OH产率低的问题,提供了一种原位形成的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用Fe3O4/FeSx碳气凝胶阴极的制备方法。
本实施例中Fe3O4/FeSx碳气凝胶的具体制备步骤如下:
将摩尔比为1:2:17.5:0.0008的间苯二酚、甲醛、水和碳酸钠混合,搅拌均匀之后,分别加入mFe/m(Fe+C)=3%的乙酰丙酮铁与mS/m(S+C)=3%的硫脲,混合均匀后注入玻璃模具中密封;将玻璃模具置于30℃恒温24h,50℃恒温24h,90℃恒温72h,以缩聚形成金属湿凝胶,将制备好的湿凝胶在室温条件下于丙酮中浸渍72h,其中每隔24h更换一次丙酮,用来置换湿凝胶中的水,结束之后于室温条件下干燥72h,得到干凝胶。
然后将这些干凝胶置于管式炉中程序升温,在流速为300mL/min的氮气气氛下,以每分钟5℃的升温速率升至950℃,并在该温度下保持2h,然后以每分钟5℃的速率降至室温,即可得到原位生长的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用Fe3O4/FeSx碳气凝胶。
然后将Fe3O4/FeSx碳气凝胶使用前通过CO2活化,具体活化方法如下:将Fe3O4/FeSx碳气凝胶置于管式炉中,在CO2气氛下,流速为300mL/min,以每分钟5℃的升温速率升至900℃,并在该温度下保持2小时,然后以每分钟5℃的速率降至室温,制得CO2活化的Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化电极。
实施例2
针对异相E-Fenton体系催化剂构筑不稳定以及体系中氧还原2电子选择性低,·OH产率低的问题,提供了一种原位形成的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用Fe3O4/FeSx碳气凝胶阴极的制备方法,该材料提高了电极的稳定性以及氧还原的2电子选择性,增强了·OH自由基的产生能力,可用于实现高效矿化降解DMP和3-氯酚。利用高效液相色谱仪(HPLC)、总有机碳测定仪(TOC)等表征技术表明Fe3O4/FeSx碳气凝胶阴极对于DMP和3-CP的降解能力。利用先进的透射电镜,X射线衍射等表征技术,表明Fe3O4和FeSx原位的形成于碳气凝胶中。
本实施例中Fe3O4/FeSx碳气凝胶的具体降解步骤如下:
将摩尔比为1.5:2:17.5:0.0008的间苯二酚、甲醛、水和碳酸钠混合,搅拌均匀之后,分别加入:mFe/m(Fe+C)=1%的乙酰丙酮铁与mS/m(S+C)=3%的硫脲。混合均匀后注入玻璃模具中密封;将该容器置于30℃恒温24h,50℃恒温24h,90℃恒温72h以缩聚形成金属湿凝胶,将制备好的湿凝胶在室温条件下于丙酮中浸渍72h,每24h更换一次丙酮,用来置换金属凝胶中的水,结束之后于室温条件下干燥72h。得到干凝胶。
然后将这些干凝胶置于管式炉中程序升温,在流速为300mL/min的氮气气氛下,以每分钟5℃的升温速率升至950℃,并在该温度下保持2h,然后以每分钟5℃的速率降至室温,即可得到原位生长的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用Fe3O4/FeSx碳气凝胶。
然后将Fe3O4/FeSx碳气凝胶使用前通过CO2活化,具体活化方法如下:将Fe3O4/FeSx碳气凝胶置于管式炉中,在CO2气氛下,流速为300mL/min,以每分钟5℃的升温速率升至900℃,并在该温度下保持2h,然后以每分钟5℃的速率降至室温,制得CO2活化的Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化阴极电极。
实施例3
与实施例2的不同之处在于,碳气凝胶使用前通过CO2活化时,以每分钟5℃的升温速率升至850℃。
对比例1
与实施例2的不同之处在于,在反应体系中未加入硫盐。
对比例2
与实施例3的不同之处在于,在反应体系中未加入硫盐。
①HPLC测试:进行降解实验,电极面积为4cm2,采用二电极直流电源,以20mA的恒定电流,0.005M的硫酸钠为电解质的单室电解池中降解DMP和3-CPs(50mg/L)。反应过程中,电解质溶液中先以300mL/min的速率曝氧气30min,反应过程中持续通入氧气,pH=3。降解时间为4h,其中在降解进行到30min、60min、90min、120min、180min、240min时使用1mL一次性针管分别取约0.5mL的样品,然后用0.22μm的针式过滤器过滤,保存到样品管中。DMP和3-CP的浓度测定采用高效液相色谱仪(HPLC)检测。
综上,实施例2-3以及对比例1-2所述的碳气凝胶一体化阴极电极在240min内降解DMP(如图1)和3-CP(如图2)的HPLC去除率均达到99%,实现了对DMP和3-CP的高效去除。
②TOC测试:进行降解实验,电极面积为4cm2,采用二电极直流电源,以20mA的恒定电流,0.005M的硫酸钠为电解质的单室电解池中降解DMP和3-CPs(50mg/L)。反应过程中,电解质溶液中先以300mL/min的速率曝氧气30min,反应过程中持续通入氧气,pH=3。降解时间为4h,其中在降解进行到30min、60min、90min、120min、180min、240min时用移液枪移取5mL样品,保存在样品瓶中。之后使用总有机碳测定仪(TOC)进行测试。
综上,实施例2-3以及对比例1-2所述的碳气凝胶一体化阴极电极在240min内降解DMP(如图3)和3-CP(如图4)的TOC去除率分别达到94%和88%,实现了对DMP和3-CP的高效矿化降解,使其转化成二氧化碳和水。
③透射电镜表征中,直观的表明了Fe3O4和FeSx的形成,均匀的负载于碳基底中,并且碳基底为大量的无序碳,如图5所示。
④X射线衍射实验中,明显的Fe3O4和FeSx衍射峰,进一步验证了Fe3O4和FeSx的成功形成,Fe3O4和FeSx的形成利于氧还原的活性和提升材料在应用中的稳定性,如图6所示。
实施例4
针对异相E-Fenton体系催化剂构筑不稳定以及体系中氧还原2电子选择性低,·OH产率低的问题,提供了一种原位形成的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用Fe3O4/FeSx碳气凝胶阴极的制备方法,该材料提高了电极的稳定性以及氧还原的2电子选择性,增强了·OH自由基的产生能力,可用于实现高效矿化降解DMP和3-氯酚。
本实施例中Fe3O4/FeSx碳气凝胶的具体表征步骤如下:
将摩尔比为1.5:2:17.5:0.0008的间苯二酚、甲醛、水和碳酸钠混合,搅拌均匀之后,分别加入:mFe/m(Fe+C)=1%的乙酰丙酮铁与mS/m(S+C)=3%的硫脲。混合均匀后注入玻璃模具中密封;将该容器置于30℃恒温24h,50℃恒温24h,90℃恒温72h以缩聚形成金属湿凝胶,将制备好的凝胶在室温条件下于丙酮中浸渍72h,每24h更换一次丙酮,用来置换金属凝胶中的水,结束之后于室温条件下干燥72h,得到干凝胶。
然后将这些干凝胶置于管式炉中程序升温,在流速为300mL/min的氮气气氛下,以每分钟5℃的升温速率升至950℃,并在该温度下保持2h,然后以每分钟5℃的速率降至室温,即可得到原位生长的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用Fe3O4/FeSx碳气凝胶。
然后将Fe3O4/FeSx碳气凝胶使用前通过CO2活化,具体活化方法如下:将Fe3O4/FeSx碳气凝胶置于管式炉中,在CO2气氛下,流速为300mL/min,以每分钟5℃的升温速率升至900℃,并在该温度下保持2h,然后以每分钟5℃的速率降至室温,制得CO2活化的Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化阴极电极。
上述的对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶,其特征在于,该气凝胶包括以下质量百分比的组分:碳97-98%,Fe3O4 1-3%,FeSx 1-3%。
2.一种如权利要求1所述的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的制备方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
(1)称取适量的酚、醛、水和碱搅拌混合均匀,形成混合物;
(2)在混合物中加入铁盐与硫盐,搅拌均匀之后,将混合液注入模具中密封,升温制得湿凝胶,然后干燥,制得结构完整的干凝胶;
(3)将干凝胶碳化,制得原位生长的Fe3O4/FeSx碳气凝胶。
3.根据权利要求2所述的一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的制备方法,其特征在于,所述的酚包括间苯二酚、对苯二酚或邻苯二酚中的一种或多种,所述的醛包括甲醛、乙醛或丁醛中的一种或多种,所述的碱包括碳酸钠、碳酸氢钠或氢氧化钠中的一种或多种,所述的铁盐包括乙酰丙酮铁、氯化铁、硝酸铁或硫酸铁中的一种或多种,所述的硫盐包括硫脲、二氧化硫脲或二苯基硫脲中的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的制备方法,其特征在于,所述的酚、醛、水和碱的摩尔比为(1-2):(2-3):(16-19):(0.0006-0.001);所述的铁盐在混合物中的添加量为mFe/m(Fe+C)=1-3%,所述的硫盐在混合物中的添加量为mS/m(S+C)=1-3%。
5.根据权利要求2所述的一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的制备方法,其特征在于,所述的湿凝胶的具体制备方法为:将混合液注入模具中密封,置于20-40℃恒温25-35h,40-60℃恒温25-35h,80-100℃恒温65-75h,形成湿凝胶。
6.根据权利要求2所述的一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的制备方法,其特征在于,所述的干凝胶的具体制备方法为:将湿凝胶在在丙酮中浸渍65-75h,其中每隔25-35h更换一次丙酮,然后干燥1-2天,即得到结构完整的干凝胶。
7.根据权利要求2所述的一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的制备方法,其特征在于,所述的Fe3O4/FeSx碳气凝胶的具体制备方法为:将干凝胶进行程序升温,以流速为200-300mL/min的氮气为保护气,以3-6℃/min的升温速率升至800-1000℃,并保持1-3h,然后以3-6℃/min的速率降至室温,即可得到原位生长的Fe3O4/FeSx碳气凝胶。
8.一种如权利要求1所述的提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的应用,其特征在于,该Fe3O4/FeSx碳气凝胶活化后形成Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化电极,应用于降解污染物。
9.根据权利要求8所述的一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的应用,其特征在于,所述的活化的具体步骤为:将Fe3O4/FeSx碳气凝胶进行程序升温,以流速为200-300mL/min的CO2为气氛,以3-6℃/min的升温速率升至800-1000℃,并保持1-3h,然后以3-6℃/min的速率降至室温,即可得到Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化电极。
10.根据权利要求8所述的一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶的应用,其特征在于,所述的降解污染物的具体方式为:利用Fe3O4/FeSx碳气凝胶一体化电极作为阴极与商用铂片阳极构筑的异相电芬顿体系,采用二电极直流电源,以10-30mA的恒定电流,在单室电解池中降解污染物;降解过程中,电解质溶液使用0.003-0.006M,pH=3-5的Na2SO4溶液,并在溶液中以150-300mL/min的速率曝氧气30-40min,期间维持pH=3-5,所述的污染物包括总浓度低于100mg/L的DMP和3-氯酚。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010130044.1A CN111320241B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010130044.1A CN111320241B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制法和应用 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111320241A true CN111320241A (zh) | 2020-06-23 |
CN111320241B CN111320241B (zh) | 2022-04-05 |
Family
ID=71169135
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010130044.1A Active CN111320241B (zh) | 2020-02-28 | 2020-02-28 | 一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制法和应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111320241B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112194279A (zh) * | 2020-09-08 | 2021-01-08 | 天津大学 | 一种吸附含砷废水中砷的方法 |
CN114538569A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-27 | 中国科学技术大学 | 负载有壳聚糖衍生碳壳包裹的Fe0/FeOx颗粒的电芬顿阴极及其制备与应用 |
CN115318327A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-11 | 中化学朗正环保科技有限公司 | 处理近中性有机废水用非均相催化剂的制备方法 |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103420458A (zh) * | 2012-05-22 | 2013-12-04 | 同济大学 | 一种负载混合价态铁的活化碳气凝胶电极的制备方法及应用 |
CN104528891A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-22 | 同济大学 | 一种三维有序大孔Fe2O3/碳气凝胶电极的制备方法及其应用 |
CN104843847A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-08-19 | 同济大学 | 一种提高黄铁矿催化类Fenton持续反应活性的方法 |
CN107317014A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-11-03 | 东北师范大学 | FeS包覆的Fe3O4纳米复合材料及其应用 |
CN107507978A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-22 | 齐鲁工业大学 | 一种钠离子电池FeS2/Fe3O4/C负极材料及其制备方法 |
CN109216684A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-15 | 江苏大学 | 一种花状FeSx/C纳米复合材料的制备方法和用途 |
CN109289814A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-01 | 大连工业大学 | 一种用于吸附废水中抗生素的磁性碳气凝胶及其制备方法 |
CN110342615A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-10-18 | 同济大学 | 一种适用于电芬顿降解污染物的电极材料、制备方法及应用 |
CN110773199A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-11 | 绍兴文理学院 | 一种磁性炭载纳米硫化亚铁类芬顿催化剂及其制备方法 |
CN110803754A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-18 | 南昌大学 | 能在碱性环境下高效降解有机污染物的芬顿试剂及其应用 |
-
2020
- 2020-02-28 CN CN202010130044.1A patent/CN111320241B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103420458A (zh) * | 2012-05-22 | 2013-12-04 | 同济大学 | 一种负载混合价态铁的活化碳气凝胶电极的制备方法及应用 |
CN104528891A (zh) * | 2015-01-05 | 2015-04-22 | 同济大学 | 一种三维有序大孔Fe2O3/碳气凝胶电极的制备方法及其应用 |
CN104843847A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-08-19 | 同济大学 | 一种提高黄铁矿催化类Fenton持续反应活性的方法 |
CN107317014A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-11-03 | 东北师范大学 | FeS包覆的Fe3O4纳米复合材料及其应用 |
CN107507978A (zh) * | 2017-07-28 | 2017-12-22 | 齐鲁工业大学 | 一种钠离子电池FeS2/Fe3O4/C负极材料及其制备方法 |
CN109216684A (zh) * | 2018-09-20 | 2019-01-15 | 江苏大学 | 一种花状FeSx/C纳米复合材料的制备方法和用途 |
CN109289814A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-01 | 大连工业大学 | 一种用于吸附废水中抗生素的磁性碳气凝胶及其制备方法 |
CN110342615A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-10-18 | 同济大学 | 一种适用于电芬顿降解污染物的电极材料、制备方法及应用 |
CN110803754A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-18 | 南昌大学 | 能在碱性环境下高效降解有机污染物的芬顿试剂及其应用 |
CN110773199A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-02-11 | 绍兴文理学院 | 一种磁性炭载纳米硫化亚铁类芬顿催化剂及其制备方法 |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
DUONG TUNG PHAM ETAL: "Facile synthesis of pyrite (FeS2_C) nanoparticles as an electrode material for non-aqueous hybrid electrochemical capacitors", 《NANOSCALE》 * |
HONGYING ZHAO ETAL: "Continuous Bulk FeCuC Aerogel with Ultradispersed Metal", 《ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY》 * |
LIQIN GUO: "S-doped a-Fe2O3 as a highly active heterogeneous Fenton-like catalyst", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
YUN JEONG CHOEA, ETAL: "Fe3S4/Fe7S8-promoted degradation of phenol via heterogeneous, catalytic H2O2 scission mediated by S-modied surface Fe2+ species", 《APPLIED CATALYSIS B: ENVIRONMENTAL》 * |
曾郴林等: "《微电解法处理难降解有机废水的理论与实例分析》", 30 October 2017, 中国环境出版社 * |
赵红颖等,: "FeOx/活化碳气凝胶阴极的构筑及其在电芬顿体系中的应用", 《第十四届全国有机电化学与工业学术会议暨中国化工学会精细化工专业委员会全国第182次学术会议论文摘要工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112194279A (zh) * | 2020-09-08 | 2021-01-08 | 天津大学 | 一种吸附含砷废水中砷的方法 |
CN112194279B (zh) * | 2020-09-08 | 2022-10-14 | 天津大学 | 一种吸附含砷废水中砷的方法 |
CN114538569A (zh) * | 2022-02-25 | 2022-05-27 | 中国科学技术大学 | 负载有壳聚糖衍生碳壳包裹的Fe0/FeOx颗粒的电芬顿阴极及其制备与应用 |
CN114538569B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-03-10 | 中国科学技术大学 | 负载有壳聚糖衍生碳壳包裹的Fe0/FeOX颗粒的电芬顿阴极及其制备与应用 |
CN115318327A (zh) * | 2022-08-17 | 2022-11-11 | 中化学朗正环保科技有限公司 | 处理近中性有机废水用非均相催化剂的制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111320241B (zh) | 2022-04-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111320241B (zh) | 一种提高电极中二价Fe还原性和过氧化氢产量用碳气凝胶及其制法和应用 | |
CN103831123B (zh) | 一种共掺杂TiO2催化剂及其制备方法 | |
Fan et al. | Application of carbon aerogel electrosorption for enhanced Bi2WO6 photoelectrocatalysis and elimination of trace nonylphenol | |
CN111974400A (zh) | 一种基于层状双金属氢氧化物的复合纳米材料及其制备与应用 | |
CN108607572A (zh) | 三维多孔钙钛矿-纤维素碳凝胶复合催化剂及其制备和应用 | |
CN112844420A (zh) | 一种过渡金属掺杂富缺陷的二硫化钼及其制备方法和应用 | |
Zhang et al. | Synthesis of magnetic NiFe2O4/CuS activator for degradation of lomefloxacin via the activation of peroxymonosulfate under simulated sunlight illumination | |
CN108996821A (zh) | 一种垃圾渗滤液的处理系统及处理方法 | |
CN113083369B (zh) | 一种基于铁基金属有机骨架衍生的电芬顿催化剂及其制备方法和应用 | |
CN104030429A (zh) | 一种工业废水深度处理的催化臭氧氧化方法 | |
Yu et al. | Doping Sb into CuFe2O4 improved the catalytic performance in the electrochemically enhanced homogeneous peroxymonosulfate-heterogeneous catalytic system for the degradation of ciprofloxacin | |
CN109364924B (zh) | 一种磁性纳米臭氧催化剂CoFe2O4及其制备方法与应用 | |
CN110090657B (zh) | 一种海泡石复合催化剂及其制备方法、新型类芬顿体系及其应用 | |
CN114984939B (zh) | 一种铁碳复合三维电极制备方法及其净化含硫恶臭工艺 | |
CN109876816A (zh) | 一种微波辅助催化湿式氧化纳米催化剂及其应用 | |
CN114835171A (zh) | 一种多孔纳米四氧化三钴的制备方法及其应用 | |
CN104876363A (zh) | 垃圾渗滤液达标排放的催化湿式氧化处理方法 | |
CN106380027B (zh) | 一种污水的深度处理方法 | |
CN111569910A (zh) | 一种过渡金属锌掺杂硫化钼复合催化粉体材料及其制备与应用 | |
CN110526484B (zh) | 一种有机磷农药工业废水处理工艺 | |
CN114044554A (zh) | 光电协同强化铁基催化剂活化过硫酸盐降解抗生素的方法 | |
CN114956194A (zh) | 一种羟基氧化铁及其与过硫酸盐协同降解抗生素的应用 | |
CN110304734B (zh) | 一种利用菌藻-催化电极强化无机氮去除的养殖尾水处理新方法 | |
CN113600205A (zh) | 一种铜基Cu-Al2O3催化剂及其在含雌激素废水处理中的应用 | |
CN108911048B (zh) | 一种多尺度凸点电极的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |