CN114177915A - 一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法和应用 - Google Patents
一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114177915A CN114177915A CN202111448357.2A CN202111448357A CN114177915A CN 114177915 A CN114177915 A CN 114177915A CN 202111448357 A CN202111448357 A CN 202111448357A CN 114177915 A CN114177915 A CN 114177915A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- adsorption
- porous material
- catalysis
- sample
- heating
- 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.)
- Pending
Links
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000011148 porous material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 230000001588 bifunctional effect Effects 0.000 title claims abstract description 24
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 22
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 6
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 31
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 22
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 claims description 19
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 claims description 19
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 claims description 15
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 7
- SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate heptahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O SURQXAFEQWPFPV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 5
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 235000019394 potassium persulphate Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 15
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 15
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 9
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 6
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 239000012028 Fenton's reagent Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002848 electrochemical method Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 2
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 2
- 206010000369 Accident Diseases 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000002306 biochemical method Methods 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- -1 iron ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 1
- 239000010814 metallic waste Substances 0.000 description 1
- 238000001471 micro-filtration Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 238000010979 pH adjustment Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 125000001997 phenyl group Chemical class [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 239000012286 potassium permanganate Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011226 reinforced ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration 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
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/8892—Manganese
-
- 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
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/60—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
-
- 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
- C02F2101/10—Inorganic compounds
- C02F2101/20—Heavy metals or heavy metal compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Water Treatment By Sorption (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明涉及一种吸附‑催化双功能多孔材料，包括以下重量份原料：80‑90份的水热炭、5‑10份的氧化铁和5‑10份的二氧化锰；吸附‑催化双功能多孔材料的制备方法具体包括如下步骤：(1)将水热炭与与去离子水按固液质量比1:1～2:1进行混合后，置于压力为0.3～0.5Mpa的高压水热反应釜中，温度为220～230℃，恒温加热48～55h，冷却释压后过滤，固体样品在100～110℃烘箱中干燥12～16h，得到样品A1；(2)将硝酸铁或硝酸锰溶解于超纯水中，得到溶液B1，按照质量百分比为90wt％～95wt％将样品A1加入到溶液B1中，在60～70℃下恒温搅拌48～55h，随后升温至85～95℃蒸干，得到样品A2；(3)将经过步骤(2)得到的样品A2置于马弗炉中，升温至400～500℃，在惰性气氛下煅烧6～8h，研磨至80～100目，得到吸附‑催化双功能多孔材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种吸附-催化双功能多孔材料及其制备方法，具体应用于变电站火灾后事故油池废水中COD和重金属的处理，属于突发性事故废水处理技术领域。
背景技术
变电站火灾发生后，会有大量消防废水和事故油混入事故油池，因此事故油池中的废水除了含有大量变压器油之外，还含有灭火过程中使用的液态灭火介质，这些液体废物汇集到事故油池后，形成高COD和高重金属，且其中重金属废水难以处理，若处置不当，极易造成环境污染。因此，对变电站火灾事故后废水的处理需要联合考虑到含油废水以及消防废水的特点进行工艺的设计。
目前，关于一般消防废水中COD处理常用的方法有混凝沉淀法、高级氧化法、吸附法、电化学法等；混凝沉淀法主要是通过添加絮凝剂去除悬浮物和难降解大分子有机物，缺点是去除效果有限；高级氧化法，包括臭氧、Fenton试剂等，主要是通过产生强氧化性的羟基自由基来氧化降解有机物，缺点是臭氧的利用率较低，氧化能力不足，传统Fenton法氧化性能不稳定，产泥量大，出水铁离子增加色度等；吸附法主要是通过吸附作用来去除有机物，缺点是运行费用较高；电化学法则存在电极使用寿命较短和结垢等问题。消防废水中重金属的脱除方法常用的有化学处理法、物理处理法和生物处理法，化学沉淀法由于操作简易、成本低廉在重金属脱除上的应用较为广泛。申请号为201110126659.8的专利“一种含苯系物和氟蛋白的消防废水处理方法”，提出利用疏水性纳米二氧化硅改进的胶束强化陶瓷膜微滤现场处理消防废水，以达到循环会用目的的处理方法，该方法借助十二烷基苯磺酸钠和氟蛋白共同作用与媳妇苯系物的疏水性纳米二氧化硅形成胶束，从而增大胶束粒径，增强消防废水处理能力，但是，该专利针对的处理对象是化工行业火灾爆炸后的消防废水的处理，在变电站事故油池废水中难以存在氟蛋白，而且需要额外添加十二烷基苯磺酸钠，故难以用该方法处理变电站火灾后事故油池中的消防废水。
变电站火灾后另一重点关注的就是事故油池内含油废水的处理，针对于含油废水中的COD和重金属的去除，通常需要多种工艺相结合，主要包括以生物处理技术为核心的组合工艺、以高级氧化技术为核心的组合工艺以及以膜技术为核心的组合工艺。其中，以生物处理为核心的组合工艺首先通过絮凝、吸附、高级氧化或微电解等预处理步骤提高压裂返排液的生化性，然后通过生化法大幅度去除有机污染物；缺点是处理周期长，设备占地面积大且无法撬装，寻找优势菌种的过程相对复杂，另外需将压裂返排液集中起来后统一处理，无法实现随返排随处理；以高级氧化技术为核心的组合工艺普遍至少包括2～3种高级氧化技术，主要涉及Fenton试剂、臭氧、高锰酸钾、次氯酸钠等高级氧化试剂。总体来说，高级氧化技术处理压裂返排液不具选择性、处理时间较短、且设备占地面积小易撬装，但是对于水质较差的压裂返排液，单纯2～3种高级氧化试剂的组合，虽可大幅度降低压裂返排液的COD，但依然无法满足国家排放标准的要求；膜处理技术能够实现对压裂返排液的深度处理，处理后水质较好且稳定，基本可达到国家污水综合排放标准中的一级排放标准。然而，膜技术在应用过程中，深受膜污染问题困扰。申请号为201910620936.7的专利“一种含油废水的处理方法”公开了在加压加热及氧化剂的条件性下，依次通过静置、调整pH、加入四氯化碳、絮凝剂、通入臭氧和氧气氧化、超滤膜过滤等联合技术对含油废水进行处理，最终实现COD和重金属的去除，但是该方法中加入有毒的液体四氯化碳，可能导致二次污染，同时处理过程复杂等条件限制。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种吸附-催化双功能多孔材料及其制备方法，应用于变电站火灾后事故油池内废水的处理，主要结合变电站火灾后事故油池内含有消防废水和变压器油含量高的特点进行设计，能够配合吸附与氧化催化降解的废水处理过程，进而实现废水中高浓度COD的降解以及多种重金属的脱除。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种吸附-催化双功能多孔材料，包括以下重量份的原料：80-90份的水热炭、5-10份的氧化铁和5-10份的二氧化锰。
本发明提供一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将水热炭与与去离子水按固液质量比1:1～2:1进行混合后，置于压力为0.3～0.5Mpa的高压水热反应釜中，温度为220～230℃，恒温加热48～55h，冷却释压后过滤，固体样品在100～110℃烘箱中干燥12～16h，得到样品A1；
(2)将硝酸铁或硝酸锰溶解于超纯水中，得到溶液B1，按照质量百分比为90wt％～95wt％将样品A1加入到溶液B1中，在60～70℃下恒温搅拌48～55h，随后升温至85～95℃蒸干，得到样品A2；
(3)将经过步骤(2)得到的样品A2置于马弗炉中，升温至400～500℃，在惰性气氛下煅烧6～8h，最后研磨至80～100目，得到吸附-催化双功能多孔材料。
优选地，所述水热炭以农林废弃物椰壳为原料，将椰壳晒干后破碎至80～100目，在0.1mol/L硝酸溶液中于室温下浸泡12～16h；然后用去离子水洗涤过滤，直到上清液pH为6.8～7.5，将固体样品置于100～110℃烘箱中干燥6～8h，得到水热炭。
优先地，所述步骤(4)中马弗炉内按照10～15℃/min的升温速率进行升温。
本发明还提供一种吸附-催化双功能多孔材料应用在变电站火灾后事故油池内废水COD和重金属处理中的应用。
优选地，所述吸附-催化双功能多孔材料应用在变电站火灾后事故油池处理的吸附-催化降解池内，将吸附-催化双功能多孔材料作为催化剂填充催化剂填料层。
优选地，所述催化剂填料层还包括作为添加剂的过二硫酸钾、七水合硫酸亚铁和质量分数为30％的双氧水。
优选地，所述过二硫酸钾、七水合硫酸亚铁和30％的双氧水的添加量之比为2:1:1。
相较于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明提供的吸附-催化双功能多孔材料，是利用椰壳用于制作水热炭的材料，由于椰壳具备疏松多孔的特性，利用该材料制备的碳基吸附剂BET比表面积大，另外椰壳也属于农林废弃物，利用椰壳制备水热炭实现了废物资源化利用，氧化铁和二氧化锰因以高价态形式存在而具备较强的催化氧化能力，因此为了高效降解含油废水中的COD和重金属，本发明利用水热炭、氧化铁和二氧化锰合成具有吸附-催化双功能的多孔材料；当在水热炭表面同时负载二氧化锰和氧化铁后，比表面积达到302m2/g，证明该该材料具有较强的污染物吸附能够力，能够为污染物的脱除提供更多的活性位点；同时通过XPS的分析材料的表面形态以及Fe和Mn在该材料表面的存在价态，进而证明了在该碳基材料中均存在高价态的Fe和Mn，能够为有机物氧化提供必要的活性成分。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的吸附-催化双功能多孔材料的XRD图；
图2为本发明实施例1制得的吸附-催化双功能多孔材料的XPS图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
一种吸附-催化双功能多孔材料，包括以下重量份的原料：80份的水热炭、5份的氧化铁和5份的二氧化锰。
一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将水热炭与与去离子水按固液质量比1:1进行混合后，置于压力为0.3Mpa的高压水热反应釜中，温度为220℃，恒温加热48h，冷却释压后过滤，固体样品在100℃烘箱中干燥16h，得到样品A1；
(2)将硝酸铁或硝酸锰溶解于超纯水中，得到溶液B1，按照质量百分比为90wt％将样品A1加入到溶液B1中，在70℃下恒温搅拌50h，随后升温至85℃蒸干，得到样品A2；
(3)将经过步骤(2)得到的样品A2置于马弗炉中，升温至400℃，在惰性气氛下煅烧6h，最后研磨至100目，得到吸附-催化双功能多孔材料。
优选地，所述水热炭以农林废弃物椰壳为原料，将椰壳晒干后破碎至100目，在0.1mol/L硝酸溶液中于室温下浸泡16h；然后用去离子水洗涤过滤，直到上清液pH为7.5，将固体样品置于100℃烘箱中干燥6h，得到水热炭。
优先地，所述步骤(4)中马弗炉内按照12℃/min的升温速率进行升温。
实施例2
一种吸附-催化双功能多孔材料，包括以下重量份的原料：90份的水热炭、10份的氧化铁和8份的二氧化锰。
一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将水热炭与与去离子水按固液质量比2:1进行混合后，置于压力为0.4Mpa的高压水热反应釜中，温度为230℃，恒温加热50h，冷却释压后过滤，固体样品在110℃烘箱中干燥12h，得到样品A1；
(2)将硝酸铁或硝酸锰溶解于超纯水中，得到溶液B1，按照质量百分比为95wt％将样品A1加入到溶液B1中，在65℃下恒温搅拌55h，随后升温至95℃蒸干，得到样品A2；
(3)将经过步骤(2)得到的样品A2置于马弗炉中，升温至500℃，在惰性气氛下煅烧7h，最后研磨至90目，得到吸附-催化双功能多孔材料。
优选地，所述水热炭以农林废弃物椰壳为原料，将椰壳晒干后破碎至90目，在0.1mol/L硝酸溶液中于室温下浸泡12h；然后用去离子水洗涤过滤，直到上清液pH为6.8，将固体样品置于110℃烘箱中干燥8h，得到水热炭。
优先地，所述步骤(4)中马弗炉内按照15℃/min的升温速率进行升温。
实施例3
一种吸附-催化双功能多孔材料，包括以下重量份的原料：85份的水热炭、8份的氧化铁和10份的二氧化锰。
一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将水热炭与与去离子水按固液质量比1.5:1进行混合后，置于压力为0.5Mpa的高压水热反应釜中，温度为225℃，恒温加热55h，冷却释压后过滤，固体样品在105℃烘箱中干燥14h，得到样品A1；
(2)将硝酸铁或硝酸锰溶解于超纯水中，得到溶液B1，按照质量百分比为92wt％将样品A1加入到溶液B1中，在60℃下恒温搅拌48h，随后升温至90℃蒸干，得到样品A2；
(3)将经过步骤(2)得到的样品A2置于马弗炉中，升温至450℃，在惰性气氛下煅烧8h，最后研磨至100目，得到吸附-催化双功能多孔材料。
优选地，所述水热炭以农林废弃物椰壳为原料，将椰壳晒干后破碎至80目，在0.1mol/L硝酸溶液中于室温下浸泡14h；然后用去离子水洗涤过滤，直到上清液pH为7.0，将固体样品置于105℃烘箱中干燥7h，得到水热炭。
优先地，所述步骤(4)中马弗炉内按照10℃/min的升温速率进行升温。
实施例4
本实施例提供一种吸附-催化双功能多孔材料应用在变电站火灾后事故油池内废水COD和重金属处理中的应用，将所述吸附-催化双功能多孔材料应用在变电站火灾后事故油池处理的吸附-催化降解池内，将吸附-催化双功能多孔材料作为催化剂填充催化剂填料层；所述催化剂填料层还包括作为添加剂的过二硫酸钾、七水合硫酸亚铁和质量分数为30％的双氧水；所述过二硫酸钾、七水合硫酸亚铁和30％的双氧水的添加量之比为2:1:1。
性能测试：
依旧本发明实施例1制得的吸附-催化双功能多孔材料进行比表面积、XRD和XPS的分析，对吸附-催化双功能多孔材料的性能进行表征，具体结果如下：
参见图1，为同时负载Fe和Mn碳基材料的XRD分析，结果表明该材料在23°均有明显的峰结构，为无定形炭(002)面衍射峰；在36°和55°均发现了较强的Fe2O3晶体，而且在32.5°出现了信号强烈的Mn2O3峰，表明Fe和Mn两种高活性组分均以氧化物晶体形式存在于多孔碳基材料表面；
参见图2，为同时负载Fe和Mn碳基材料的XPS分析，图2a中，在531.6eV和529.8eV处出现了两个O1s峰，分别为吸附氧和晶格氧的特征衍射峰，能够为有机物的氧化提供必需的活性氧载体；图2b中，结合能为284.2eV的峰为石墨碳(C-C)特征衍射峰，活性炭表面所含的活性氧能够以偶极力的形式与H结合；图2c中，结合能为710.7eV和724.3eV为Fe3+所对应的特征峰；图2d中，结合能为646.8eV、643.0eV、641.5eV处对应的特征峰分别是Mn4+，Mn3+和Mn2 +；说明在该碳基材料中均存在高价态的Fe和Mn，能够为有机物氧化提供必要的活性成分。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种吸附-催化双功能多孔材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：80-90份的水热炭、5-10份的氧化铁和5-10份的二氧化锰。
2.一种如权利要求1所述的吸附-催化双功能多孔材料的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
(1)将水热炭与与去离子水按固液质量比1:1～2:1进行混合后，置于压力为0.3～0.5Mpa的高压水热反应釜中，温度为220～230℃，恒温加热48～55h，冷却释压后过滤，固体样品在100～110℃烘箱中干燥12～16h，得到样品A1；
(2)将硝酸铁或硝酸锰溶解于超纯水中，得到溶液B1，按照质量百分比为90wt％～95wt％将样品A1加入到溶液B1中，在60～70℃下恒温搅拌48～55h，随后升温至85～95℃蒸干，得到样品A2；
(3)将经过步骤(2)得到的样品A2置于马弗炉中，升温至400～500℃，在惰性气氛下煅烧6～8h，最后研磨至80～100目，得到吸附-催化双功能多孔材料。
3.如权利要求1所述的一种吸附-催化双功能多孔材料，其特征在于：所述水热炭以农林废弃物椰壳为原料，将椰壳晒干后破碎至80～100目，在0.1mol/L硝酸溶液中于室温下浸泡12～16h；然后用去离子水洗涤过滤，直到上清液pH为6.8～7.5，将固体样品置于100～110℃烘箱中干燥6～8h，得到水热炭。
4.如权利要求2所述的一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中马弗炉内按照10～15℃/min的升温速率进行升温。
5.一种如权利要求1所述的吸附-催化双功能多孔材料在变电站火灾后事故油池内废水COD和重金属处理中的应用。
6.如权利要求5所述的一种吸附-催化双功能多孔材料在在变电站火灾后事故油池内废水COD和重金属处理中的应用，其特征在于：所述吸附-催化双功能多孔材料应用在变电站火灾后事故油池处理的吸附-催化降解池内，将吸附-催化双功能多孔材料作为催化剂填充催化剂填料层。
7.如权利要求6所述的一种吸附-催化双功能多孔材料在在变电站火灾后事故油池内废水COD和重金属处理中的应用，其特征在于：所述催化剂填料层还包括作为添加剂的过二硫酸钾、七水合硫酸亚铁和质量分数为30％的双氧水。
8.如权利要求7所述的一种吸附-催化双功能多孔材料在在变电站火灾后事故油池内废水COD和重金属处理中的应用，其特征在于：所述过二硫酸钾、七水合硫酸亚铁和30％的双氧水的添加量之比为2:1:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111448357.2A CN114177915A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111448357.2A CN114177915A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114177915A true CN114177915A (zh) | 2022-03-15 |
Family
ID=80603145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111448357.2A Pending CN114177915A (zh) | 2021-11-30 | 2021-11-30 | 一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114177915A (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55152530A (en) * | 1979-05-15 | 1980-11-27 | Toho Rayon Co Ltd | Removal of ozone |
| WO1996033013A2 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-24 | M & K Patent Company, Inc. | Enhanced adsorbent and room temperature catalyst particle and method of making and using therefor |
| CN102139971A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-08-03 | 中国石油大学(华东) | 一种钻井废液深度处理方法与工艺 |
| CN109939643A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-28 | 西安工业大学 | α-Fe2O3掺杂生物炭的制备方法及其应用 |
| CN110433821A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-12 | 武汉工程大学 | 一种铁锰双金属复合催化剂的制备方法及其在工业废水净化中的应用 |
| CN110433772A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-12 | 桂林理工大学 | 一种桑树杆生物炭/Fe-Mn复合吸附剂的制备方法及应用 |
| CN110756168A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-07 | 河南师范大学 | 用于吸附废水中四环素的改性生物炭的制备方法及其应用 |
| CN111151221A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-15 | 黄山学院 | 一种超快去除水体中重金属的大孔生物炭基杂化材料及其制备方法与应用 |
| CN111437825A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-24 | 广东工业大学 | 一种铁锰生物炭催化剂及调理污泥脱水的应用 |
| CN111484158A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-08-04 | 镇江江南化工有限公司 | 一种草甘膦生产废水的预处理方法 |
| CN111530421A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-14 | 内蒙古民族大学 | 一种用于重金属吸附的生物炭及其制备方法 |
| CN112263994A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-26 | 东北大学 | 一种改性生物炭及其制备方法与应用 |
-
2021
- 2021-11-30 CN CN202111448357.2A patent/CN114177915A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55152530A (en) * | 1979-05-15 | 1980-11-27 | Toho Rayon Co Ltd | Removal of ozone |
| WO1996033013A2 (en) * | 1995-04-21 | 1996-10-24 | M & K Patent Company, Inc. | Enhanced adsorbent and room temperature catalyst particle and method of making and using therefor |
| CN102139971A (zh) * | 2011-01-26 | 2011-08-03 | 中国石油大学(华东) | 一种钻井废液深度处理方法与工艺 |
| CN109939643A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-28 | 西安工业大学 | α-Fe2O3掺杂生物炭的制备方法及其应用 |
| CN110433772A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-11-12 | 桂林理工大学 | 一种桑树杆生物炭/Fe-Mn复合吸附剂的制备方法及应用 |
| CN110433821A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-11-12 | 武汉工程大学 | 一种铁锰双金属复合催化剂的制备方法及其在工业废水净化中的应用 |
| CN110756168A (zh) * | 2019-12-04 | 2020-02-07 | 河南师范大学 | 用于吸附废水中四环素的改性生物炭的制备方法及其应用 |
| CN111151221A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-15 | 黄山学院 | 一种超快去除水体中重金属的大孔生物炭基杂化材料及其制备方法与应用 |
| CN111484158A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-08-04 | 镇江江南化工有限公司 | 一种草甘膦生产废水的预处理方法 |
| CN111530421A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-14 | 内蒙古民族大学 | 一种用于重金属吸附的生物炭及其制备方法 |
| CN111437825A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-07-24 | 广东工业大学 | 一种铁锰生物炭催化剂及调理污泥脱水的应用 |
| CN112263994A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-26 | 东北大学 | 一种改性生物炭及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 张志军等: ""生物炭载铁锰氧化物催化H2O2氧化含油废水"", 《水处理技术》, vol. 45, no. 8, pages 24 - 26 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210261244U (zh) | 污水处理装置 | |
| CN109731605B (zh) | 一种金属复合原位氮掺杂碳微球催化剂及其应用 | |
| CN101215016B (zh) | 一种有机废水的处理方法 | |
| CN105478155B (zh) | 一种可再生非均相芬顿型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110203994B (zh) | 利用多层级孔生物炭激活过硫酸盐降解有机污染物的方法 | |
| CN110156120B (zh) | 污水处理装置及处理方法 | |
| CN110734120B (zh) | 一种纳米零价铁镍活化过硫酸盐的水处理方法 | |
| CN105731624A (zh) | 一种利用非均相类Fenton反应催化氧化处理反渗透浓水的方法 | |
| CN110508243B (zh) | 一种生物质基多孔炭负载铁絮体吸附材料的制备方法及应用 | |
| CN111186896A (zh) | 一种天然铁锰矿物催化双氧化剂降解硝基苯废水的方法 | |
| CN114394727A (zh) | 基于市政污泥生物炭的处理剂的制备方法及应用 | |
| CN111215091A (zh) | 一种锰铁层状双金属氢氧化物催化剂的制备方法及其应用 | |
| Xu et al. | Interlayer-confined two-dimensional manganese oxide-carbon nanotube catalytic ozonation membrane for efficient water purification | |
| Yang et al. | Microwave synthesis of Fe–Cu diatomic active center MOF: synergistic cyclic catalysis of persulfate for degrading norfloxacin | |
| Fu et al. | Three-dimensional electro-Fenton oxidation of landfill leachate concentrates using MnO2-doped TiO2-coated granular activated carbon as catalytic particle electrodes | |
| CN114177915A (zh) | 一种吸附-催化双功能多孔材料的制备方法和应用 | |
| CN101934230B (zh) | 铁内电解催化剂及其制备方法 | |
| CN112915990B (zh) | 一种煤矸石原位碳活化材料及其制备方法和应用 | |
| CN114558579A (zh) | 一种降解水中有机污染物的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN109908868B (zh) | 一种铁基多孔吸附材料及其制备方法以及在废水处理中的应用 | |
| CN113979515A (zh) | 一种用于污水处理的铁碳微电解颗粒及其制备方法 | |
| Secula et al. | Kinetics and equilibrium studies of 4-chlorophenol adsorption onto magnetic activated carbon composites. | |
| Zhuang et al. | Recycling rice straw derived, activated carbon supported, nanoscaled Fe 3 O 4 as a highly efficient catalyst for Fenton oxidation of real coal gasification wastewater | |
| CN116786133B (zh) | 一种多金属原子催化剂的制备方法及应用 | |
| CN105565416A (zh) | 一种氯化苯装置废水的处理方法 |
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 |