CN114160136A - 应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法 - Google Patents
应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114160136A CN114160136A CN202111462487.1A CN202111462487A CN114160136A CN 114160136 A CN114160136 A CN 114160136A CN 202111462487 A CN202111462487 A CN 202111462487A CN 114160136 A CN114160136 A CN 114160136A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- attapulgite
- catalyst
- chitosan
- hours
- gel
- 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
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 15
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 claims abstract description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 12
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 5
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 5
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N copper;dinitrate;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O SXTLQDJHRPXDSB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 12
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000008204 material by function Substances 0.000 abstract description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 2
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910017827 Cu—Fe Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract 1
- 230000009920 chelation Effects 0.000 abstract 1
- PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 21-Deoxycortisone Chemical compound C1CC2=CC(=O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@@](C(=O)C)(O)[C@@]1(C)CC2=O PUKLDDOGISCFCP-JSQCKWNTSA-N 0.000 description 18
- FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N Fulvic acid Natural products O1C2=CC(O)=C(O)C(C(O)=O)=C2C(=O)C2=C1CC(C)(O)OC2 FCYKAQOGGFGCMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229940095100 fulvic acid Drugs 0.000 description 18
- 239000002509 fulvic acid Substances 0.000 description 18
- 239000004966 Carbon aerogel Substances 0.000 description 17
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 12
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 12
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 11
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000000149 chemical water pollutant Substances 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 4
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000001728 nano-filtration Methods 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 2
- QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 3-nitrobicyclo[2.2.1]hept-5-ene-2,3-dicarboxylic acid Chemical compound C1C2C=CC1C(C(=O)O)C2(C(O)=O)[N+]([O-])=O QJZYHAIUNVAGQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 230000006196 deacetylation Effects 0.000 description 1
- 238000003381 deacetylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005595 deprotonation Effects 0.000 description 1
- 238000010537 deprotonation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004021 humic acid Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/74—Iron group metals
- B01J23/745—Iron
-
- 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
- C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
-
- 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
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2101/00—Nature of the contaminant
- C02F2101/30—Organic compounds
- C02F2101/34—Organic compounds containing oxygen
Abstract
应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜‑铁‑凹土‑壳聚糖催化剂的制备方法，属于环境功能材料领域。本发明以壳聚糖炭和凹土为载体，Fe3O4、Cu0为主要活性组分，制备成螯合型催化剂。利用壳聚糖分子与金属离子之间的螯合作用，以及凹土的酸碱调节作用，制备成Cu‑Fe螯合型混合凝胶。将凝胶滴入氢氧化钠溶液去质子固化形成小球，再经水洗，冷冻，冻干和煅烧过程制备成有磁性的气凝胶催化剂。通过壳聚糖的螯合作用和凹土的酸碱调节作用，使本催化剂能在广泛的pH范围(pH＝3‑10)内都取得好的催化效果，本催化剂可自动调节进水pH，使出水pH呈弱碱性，可达标排放。催化剂无毒无害，操作简单，成本低廉，易于回收，易于实现工业化，有良好的催化效果。
Description
技术领域
本专利涉及应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法，属于环境功能材料技术领域。
背景技术
随着我国城市化进程的加快和经济的高速发展，城市垃圾逐年增长。由于处理成本低，采用垃圾卫生填埋处理的垃圾占总垃圾产量的80％以上。在垃圾填埋过程中以及完成后会产生垃圾渗滤液。随着《生活垃圾填埋场污染控制标准(GB16889-2008)》的颁布，垃圾渗滤液的处理程度也提到了更高的标准，目前大多数垃圾填埋场为了适应标准的提高，渗滤液的处理更多的采用了生物处理技术和膜处理技术的联合工艺。而膜处理技术中产生的膜过滤浓缩液，较于垃圾渗滤液可生化性更低，无机盐离子更高，含有大量腐殖酸、富里酸等难降解的有机物，COD含量约4000～10000mg/L，含有一定的重金属，采用传统的生物处理法很难达到排放标准。
Fenton氧化法是高级氧化技术的一种，其具有高效，无选择性，反应迅速等特点，一直以来是学者们研究的热点，被广泛应用于各种难降解废水的处理领域。但是传统Fenton反应只在极窄的pH范围内有效，即2.8-4之间，而实际工业生产废水及生活产生污水(如垃圾渗滤液)的pH范围很广，且反应采用Fe2+做催化剂，H2O2做氧化剂·OH的前体，Fe2+参与的反应是一种均相的催化反应，当Fenton的链式反应停止后，Fe离子难以回收且以铁泥的形式存在，容易造成二次污染。非均相类Fenton催化剂将负载在载体上的金属和金属氧化物作为催化剂应用于废水处理，有效地避免了铁泥的产生。活性金属组分能有效催化过氧化氢转化为·OH，载体能持续吸附污染物分子，在催化剂表面和内部形成吸附-氧化降解污染物去除模型。非均相类Fenton因其处理效果稳定、操作简单、催化剂可回收等优点，在众多有机废水，如垃圾渗滤液处理中得到了广泛的应用。然而，一般非均相类Fenton反应在2～7的pH范围内有较高的催化活性，在更高的pH范围催化活性仍然受限。因此开发宽pH范围应用催化剂非常有意义。
发明内容
本发明提供一种应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法，原料无毒无害，制备步骤简单，成本低廉，在较为广泛的pH范围下均能发挥良好的催化效果，易于实现工业化应用。
本发明的技术方案：
一种应用于催化湿式氧化的Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂是将壳聚糖、凹土、金属离子按一定的质量比配成凝胶，然后经过超声混合、去质子固化、冷冻、冻干、氮气气氛煅烧制备而成。
该催化剂制备步骤如下：
配制1L混合凝胶，称取0.01～0.029mol四水合氯化亚铁和0.009～0.03mol三水合硝酸铜溶于去离子水中形成溶液。称取12.5～18.75g凹土、11.5g～28.3g壳聚糖于溶液中形成悬浊液，边搅拌边加入40～60ml醋酸，直到形成1L凝胶。将凝胶超声15～20分，使其混合均匀。将该凝胶放入真空干燥机内静置4h以排净气泡。
用注射器抽取凝胶，逐滴滴入1L的浓度为1.25mol/L的氢氧化钠溶液，进行去质子固化10～12小时。
用去离子水浸泡洗涤，直到滤出液为中性，并放置在-12℃冷冻室中冷冻4小时。
在未解冻前提下将小球置于冷冻干燥器中冻干24小时。
将冻干的气凝胶在氮气气氛中于700～800℃煅烧2～3小时完成炭化过程，冷却至室温后取出。
在无水乙醇中超声10～20分钟，用蒸馏水洗涤3～5次。在80℃下干燥，在真空中保存备用。
进一步限定，煅烧炭化过程在管式真空气氛炉升温程序在50～500℃升温过程中升温速度为5℃/min；高于500℃时，升温速度为8℃/min。
本发明提供的催化剂有以下优势：(1)相对于均相Fenton方法，本催化剂能在较宽的pH范围内(3-10)取得较好的催化效果。(2)使用本专利催化剂处理FA以及实际废水的出水pH都在弱碱性，满足国家环保排放标准关于pH的排放要求。(3)催化剂稳定性能良好。(4)催化剂可通过外加磁场进行收集，有效解决催化剂回收问题。(5)催化剂合成材料价格低廉，可批量生产应用于工业中。
附图1为Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂的表观图。
附图2为Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂的X射线衍射图。
附图3为Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂磁选分离图。
附图4为Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂处理FA催化效果稳定性柱形图。
附图5为Cu-Fe-凹土-壳聚糖、Cu-Fe-壳聚糖炭气凝胶催化剂和无催化剂在不同pH条件下处理富里酸(FA)反应出水水质指标。
附图6-7为Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂处理富里酸(FA)反应出水水质指标。
附图8Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂处理垃圾渗滤液纳滤浓缩液反应出水水质指标。
附图9Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂处理MBR反应出水水质指标。
具体实施方式
实验中的Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂以壳聚糖、凹土、三水合硝酸铜和四水合氯化亚铁为主要原料，其中壳聚糖脱乙酰度≥85％，颗粒≥40目；凹土是在3mol/L盐酸中酸化24小时，用去离子水清洗，直至上清液为中性。将其置于80℃烘箱中烘干，研磨过200目筛网备用。其它试剂均为分析纯。催化剂通过制备凝胶、去质子固化、洗涤、冷冻、冻干、N2气氛煅烧、酒精和去离子水超声洗涤、再干燥制备而成。制得的催化剂如图2，表观呈灰黑色，质轻多孔，平均粒径2～3mm，具有磁性。
实例1.催化剂制备具体实施方式1—对照实验
称取0.019mol四水合氯化亚铁和0.026mol三水合硝酸铜溶于去离子水中形成溶液。称取15.25g凹土，倒入硝酸铜溶液中搅拌均匀。再加入18.25g壳聚糖，搅拌均匀。随后，向混合溶液中加入40ml醋酸，边滴加边搅拌，直至形成1L凝胶，将其超声15分钟混合均匀。真空放置2小时以排净小气泡。用注射器抽取该凝胶，逐滴滴入1L 5wt％氢氧化钠溶液中，去质子固化10小时，形成有弹性的紫色微球。用去离子水清洗微球，直至清洗液呈中性。将微球放入-12℃冷冻室冷冻4小时之后，将其转移到冷冻干燥机中冻干24小时。将冻干的微球在氮气气氛下，700℃保持2小时以完成炭化过程，其中，0～500℃升温阶段，升温速度为5℃/min；500～700℃升温阶段，升温速度为8℃/min，待冷却至室温后取出。用酒精超声清洗15分钟，再用去离子水洗涤5次。将催化剂微球放入80℃烘箱中干燥6小时，放入真空干燥箱中备用。
同时按实例1的方法，制备相同比例的Cu-Fe-壳聚糖炭气凝胶催化剂用于对照。
将实例1制得的Cu-Fe-凹土-壳聚糖、Cu-Fe-壳聚糖炭气凝胶催化剂应用于处理浓度为200mg/L的富里酸(FA)模拟废水，在恒温摇床中进行催化湿式氧化，控制反应条件为pH为4、7、10，处理废水体积200ml，催化剂1.1g/L，过氧化氢0.46ml，温度90℃，反应时间1.5h。相同条件下不加催化剂处理富里酸(FA)模拟废水。
附图5为Cu-Fe-凹土-壳聚糖、Cu-Fe-壳聚糖炭气凝胶催化剂和无催化剂处理富里酸(FA)反应出水水质指标
从附图5可以看出，与不加催化剂相比，加入催化剂后富里酸COD降解的更多，去除率提高。加入凹土后，在pH＝10仍有很好的去除效率，提高了非均相Fenton反应的pH适用范围。
实例2.催化剂具体实施方式2—处理模拟废水
称取0.024mol四水合氯化亚铁和0.029mol三水合硝酸铜溶于去离子水中形成溶液。称取11.50凹土，倒入硝酸铜溶液中搅拌均匀。再加入28.30g壳聚糖，搅拌均匀。随后，向混合溶液中加入50ml醋酸，边滴加边搅拌，直至形成1L凝胶，将其超声15分钟混合均匀。真空放置2小时以排净小气泡。用注射器抽取该凝胶，逐滴滴入1L 5wt％氢氧化钠溶液中，去质子固化10小时，形成有弹性的紫色微球。用去离子水清洗微球，直至清洗液呈中性。将微球放入-12℃冷冻室冷冻4小时之后，将其转移到冷冻干燥机中冻干24小时。将冻干的微球在氮气气氛下，700℃保持2小时以完成炭化过程，其中，0～500℃升温阶段，升温速度为5℃/min；500～700℃升温阶段，升温速度为8℃/min，待冷却至室温后取出。用20vol.％酒精超声清洗15分钟，再用去离子水洗涤5次。将微球放入80℃烘箱中干燥6小时，放入真空干燥箱中备用。
将实例2制得的Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂应用于处理浓度为200mg/L的富里酸(FA)模拟废水，在恒温摇床中进行催化湿式氧化，控制反应条件为pH为4、7、10，处理废水体积200ml，催化剂1.1g/L，过氧化氢0.46ml，温度90℃，反应时间1.5h。
附图6-7为Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂处理富里酸(FA)反应出水水质指标
如附图6所示，本催化剂在初始pH＝4、7、10的条件下对富里酸的COD和UV254都有较好的去除效果，这说明本催化剂能在广泛的pH范围内都取得较好的催化效果。附图7表现了催化剂在反应前后pH的变化情况，可以明显发现，无论初始pH是酸性、碱性或是中性，其出水pH都稳定在7-8之间，直接满足了污水pH排放标准，使其达标排放，不用再额外加入酸碱调节pH，节约成本且不添加额外污染物。
实例3.催化剂具体实施方式2—处理实际废水
将实例2制得的Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂应用于处理北京某垃圾填埋场的垃圾渗滤液纳滤浓缩液，在恒温摇床中进行催化湿式氧化，处理废水体积100ml，催化剂1.28g/L，过氧化氢2.6ml，温度90℃，反应时间1.5h。
如附图8可见，90min内对垃圾渗滤液纳滤浓缩液的COD去除有较好的效果，同时pH逐渐从2.27升至7.27，使出水保持弱碱性，满足pH排放标准，可以达标排放。
将实例2制得的Cu-Fe-凹土-壳聚糖炭气凝胶催化剂应用于处理北京某垃圾填埋场的MBR出水，在恒温摇床中进行催化湿式氧化，处理废水体积100ml，催化剂1.28g/L，过氧化氢2.6ml，温度90℃，反应时间1.5h。
如附图9可见，90min内对MBR的COD去除有较好的效果，pH从7.86降至7.14，使出水保持弱碱性，满足pH排放标准，可以达标排放。
Claims (3)
1.应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法，其特征在于：(1)配制1L混合凝胶，将0.01～0.029mol四水合氯化亚铁和0.009～0.03mol三水合硝酸铜溶于去离子水中形成溶液；称取12.5～18.75g凹土、11.5g～28.3g壳聚糖于溶液中形成悬浊液，边搅拌边加入40～60ml醋酸，直到形成1L凝胶；(2)用注射器抽取凝胶，逐滴滴入1L的浓度为1.25mol/L的氢氧化钠溶液，进行去质子固化10～12小时；(3)用去离子水浸泡洗涤，直到滤出液为中性，并放置在-12℃冷冻室中冷冻4小时；(4)在未解冻前提下将小球置于冷冻干燥器中冻干24小时；(5)将冻干的气凝胶在氮气气氛中于700～800℃煅烧2～3小时完成炭化过程，冷却至室温后取出；(6)在无水乙醇中超声10～20分钟，用蒸馏水洗涤3～5次；在80℃下干燥，在真空中保存备用。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于：酸化凹土是将40g～60g天然凹土在3mol/L盐酸中酸化24～36小时，将凹土洗至中性，放入80℃烘箱中烘干，研磨过200目筛，保存在真空干燥箱中备用。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于：管式气氛炉，其升温程序在50～500℃升温过程中升温速度为5℃/min；高于500℃时，升温速度为8℃/min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111462487.1A CN114160136B (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111462487.1A CN114160136B (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114160136A true CN114160136A (zh) | 2022-03-11 |
| CN114160136B CN114160136B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=80482511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111462487.1A Active CN114160136B (zh) | 2021-12-02 | 2021-12-02 | 应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114160136B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117427641A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-23 | 华能国际电力股份有限公司德州电厂 | 一种低温型陶瓷催化剂及其制备方法与应用 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109569725A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-05 | 东华大学 | 一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法 |
| CN110743549A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-04 | 北京工业大学 | 一种用于湿式氧化以活性炭球为载体的铜基多相催化剂的制备方法 |
| CN110773166A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-11 | 北京工业大学 | 一种用于水处理的生物质碳基双金属催化剂的制备方法及应用 |
| CN110813247A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-21 | 淮阴工学院 | 一种凹土基壳聚糖气凝胶吸附剂的制备方法及应用 |
| CN112169797A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 北京工业大学 | 一种应用于湿式氧化的Cu-Fe双金属络合型磁性壳聚糖炭气凝胶催化剂的制备方法 |
| CN113210022A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-06 | 北京工业大学 | 一种应用于催化湿式氧化的Cu-凹土-壳聚糖螯合型微球催化剂的制备方法 |
-
2021
- 2021-12-02 CN CN202111462487.1A patent/CN114160136B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109569725A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-04-05 | 东华大学 | 一种一步法制备磁性Cu(I)微球催化剂的方法 |
| CN110743549A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-04 | 北京工业大学 | 一种用于湿式氧化以活性炭球为载体的铜基多相催化剂的制备方法 |
| CN110773166A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-11 | 北京工业大学 | 一种用于水处理的生物质碳基双金属催化剂的制备方法及应用 |
| CN110813247A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-02-21 | 淮阴工学院 | 一种凹土基壳聚糖气凝胶吸附剂的制备方法及应用 |
| CN112169797A (zh) * | 2020-10-14 | 2021-01-05 | 北京工业大学 | 一种应用于湿式氧化的Cu-Fe双金属络合型磁性壳聚糖炭气凝胶催化剂的制备方法 |
| CN113210022A (zh) * | 2021-05-12 | 2021-08-06 | 北京工业大学 | 一种应用于催化湿式氧化的Cu-凹土-壳聚糖螯合型微球催化剂的制备方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117427641A (zh) * | 2023-12-12 | 2024-01-23 | 华能国际电力股份有限公司德州电厂 | 一种低温型陶瓷催化剂及其制备方法与应用 |
| CN117427641B (zh) * | 2023-12-12 | 2024-04-02 | 华能国际电力股份有限公司德州电厂 | 一种低温型陶瓷催化剂及其制备方法与应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114160136B (zh) | 2024-03-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112169797B (zh) | 一种应用于湿式氧化的Cu-Fe双金属络合型磁性壳聚糖炭气凝胶催化剂的制备方法 | |
| CN109364940B (zh) | 生物炭负载铁锰双金属氧化物光芬顿复合材料及其制备方法 | |
| CN111744476B (zh) | 一种赤泥碳基催化剂的制备方法及应用 | |
| CN110143661B (zh) | 一种用生物炭去除富钙高砷地下水中砷的方法 | |
| CN108439525A (zh) | 一种用于重金属污染的污水处理剂 | |
| CN106423051A (zh) | 一种磁性活化水热生物炭微球的制备方法与应用 | |
| CN110743549B (zh) | 一种用于湿式氧化以活性炭球为载体的铜基多相催化剂的制备方法 | |
| CN104289250A (zh) | 负载型臭氧催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN108380214B (zh) | 一种改性海泡石的制备及应用于废水处理的方法 | |
| CN113877581B (zh) | 一种铁酸铜尖晶石材料及其制备方法与应用 | |
| CN110841654B (zh) | 负载零价铁的铁锰氧化物复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN113368812B (zh) | 一种Co3O4/埃洛石复合材料、制备方法及应用 | |
| CN111889125B (zh) | 一种富缺陷的单原子材料及其制备方法与应用 | |
| CN109046229B (zh) | 一种氢氧化镧改性羟基磷灰石材料及其制备方法与应用 | |
| CN111495958A (zh) | 一种污染土壤的修复方法 | |
| WO2020147303A1 (zh) | 一种污泥基除磷材料及其制备方法和含磷污水的处理方法 | |
| CN109054034B (zh) | 双金属铜/钴金属-有机骨架材料及其制备方法和应用 | |
| CN111659453B (zh) | 一种可见光-臭氧协同催化的催化剂及其制备方法 | |
| CN113210022A (zh) | 一种应用于催化湿式氧化的Cu-凹土-壳聚糖螯合型微球催化剂的制备方法 | |
| CN114160136A (zh) | 应用于宽pH范围条件下非均相类芬顿体系的铜-铁-凹土-壳聚糖催化剂的制备方法 | |
| CN109967041B (zh) | 一种双金属改性磁性生物质活性炭吸附剂及其制备方法与在废水处理上应用 | |
| CN108772038B (zh) | 一种脱除水中铅离子的吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN113600133A (zh) | 一种除磷吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN107159175B (zh) | 一种以亚氧化钛为催化剂的催化臭氧化水处理方法 | |
| CN110523378B (zh) | 一种藻水分离站蓝藻藻泥制备生物质活性炭并用于尾水藻毒素吸附的用途 |
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 |