CN114797876B - 光芬顿催化剂的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于催化材料技术领域，公开了一种光芬顿催化剂的制备方法，包括以下步骤：将埃洛石纳米管与硫酸在温度为60~70℃下反应2~3h，将所得产物洗净、烘干，得扩孔后的埃洛石纳米管；将扩孔后的埃洛石纳米管加入去离子水中，然后加入FeSO4溶液、KOH溶液、KNO3溶液，在90~100℃下反应3~4h，分离出反应后混合溶液中生成的磁性埃洛石纳米管；将磁性埃洛石纳米管与ZnAc2·2H2O在去离子水中均匀混合后，经过滤、洗涤、干燥，然后在400~600℃温度下煅烧2~3h，得光芬顿催化剂。本发明的光芬顿催化剂成本低，环境友好，合成制备较简单；利于回收分离，可重复循环使用。此外，本发明公开了光芬顿催化剂的应用。
Description
技术领域
本发明属于催化材料技术领域，涉及一种光芬顿催化剂的制备方法和应用，更具体的，涉及一种适用于UV芬顿降解有机废水的光芬顿催化剂制备方法及应用。
背景技术
目前，处理有机废水的方法主要包括生物法、物理沉降吸附法和化学法，但这些方法在不同程度上均存在效率低、处理不彻底，易产生二次污染，成本高等问题。相比之下，芬顿法具有操作简单、成本低、能氧化各种难降解有机化合物等优点，被广泛研究用于处理有机废水中。但均相芬顿反应存在产生污泥多、pH适用范围小、反应速率受Fe2+/Fe3+循环限制的问题。有研究发现将芬顿法与紫外光联用，能有效降低试剂的使用量，并促进Fe2+/Fe3+循环，提高降解效率，作为一种高效、低耗的绿色环境治理技术而受到环境专家的关注。但目前的光芬顿催化剂基本含有有毒的过渡金属，使用成本高，还存在着过渡金属流失的问题，制约了其广泛使用。
近年来，科研工作者致力于成本低、高效简便、绿色环保的光芬顿催化材料合成。研究发现：在光芬顿体系引入金属氧化物半导体，有利于扩大pH适用范围，既能作为光致氧化还原过程的光敏剂，也能作为光催化剂，提高了体系降解有机污染物的效率。纳米ZnO是一种典型的半导体材料，因其催化活性高、成本低、来源丰富、环境友好等特点而被广泛应用于光催化领域。然而，由于纳米ZnO粒度小，存在使用后难以进行分离回收的问题，损失浪费严重。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种光芬顿催化剂的制备方法，使用该方法制备得到的光芬顿催化剂利于回收分离，可重复循环使用。
本发明的目的之二在于提供一种光芬顿催化剂的应用。
为实现本发明目的，具体技术方案如下：
一种光芬顿催化剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）将埃洛石纳米管与硫酸在温度为60~70℃下反应2~3h，将所得产物洗净、烘干，得扩孔后的埃洛石纳米管；
（2）将步骤（1）所得扩孔后的埃洛石纳米管加入去离子水中，然后加入FeSO4溶液、KOH溶液、KNO3溶液，在90~100℃下反应3~4h，分离出反应后混合溶液中生成的磁性埃洛石纳米管；
（3）将步骤（2）所得磁性埃洛石纳米管与ZnAc2·2H2O在去离子水中均匀混合后，经过滤、洗涤、干燥，然后在400~600℃温度下煅烧2~3h，得磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂。
优选地，步骤（1）中，所述的硫酸的浓度为1.5~5mol/L；所述的硫酸与所述的埃洛石纳米管的液固比为50~500mL/g。进一步优选地，所述的硫酸的浓度为1.5~2.5mol/L；所述的硫酸与所述的埃洛石纳米管的液固比为100~150mL/g。
优选地，步骤（2）中，所述的FeSO4溶液浓度为0.2~0.4mol/L，KOH溶液浓度为1~2mol/L，KNO3溶液浓度为0.4~0.5mol/L。进一步优选地，所述的FeSO4溶液浓度为0.3mol/L，KOH溶液浓度为1.5mol/L，KNO3溶液浓度为0.5mol/L。
进一步优选地，步骤（2）中，所述的扩孔后的埃洛石纳米管：去离子水：FeSO4溶液：KOH溶液：KNO3溶液的用量比为2~3g：400~500mL：5~45mL：5~45mL：5~45mL。更进一步优选地，所述的扩孔后的埃洛石纳米管：去离子水：FeSO4溶液：KOH溶液：KNO3溶液的用量比为2~3g：400~500mL：25mL：20~25mL：20~25mL。
优选地，步骤（3）中，采用磁力搅拌或超声混合的方式进行均匀混合。
优选地，步骤（3）中，所述的磁性埃洛石纳米管：去离子水：ZnAc2·2H2O的用量比为1g：100~150mL：1~8g。进一步优选地，所述的磁性埃洛石纳米管：去离子水：ZnAc2·2H2O的用量比为1g：100~150mL：1~3g。
本发明还公开了一种光芬顿催化剂在UV芬顿废水处理过程的应用，包括以下步骤：
步骤S1，将有机废水置于反应容器中，调节pH至3~11；
步骤S2，在反应容器中加入过氧化氢和光芬顿催化剂；
步骤S3，在紫外光照射下进行UV芬顿降解反应。
优选地，步骤S1中，所述的有机废水中的有机物包括苯酚，所述苯酚的质量浓度为100~200mg/L。
优选地，步骤S1中，用2~3M硫酸溶液和2~3M氢氧化钠溶液调节pH至3~11。
优选地，步骤S2中，每1L有机废水中加入0.1~0.4g光芬顿催化剂、5~20mmol过氧化氢。
优选地，步骤S3中，采用低压汞灯，光照时间为1~4h，反应温度为20~25℃。
相对现有技术，本发明的有益效果在于：
（1）本发明的光芬顿催化剂引入Fe3O4磁性载体，不仅使催化剂易回收，也增强了催化剂的光催化活性，同时，将纳米材料负载在颗粒更大的载体材料上，进一步解决了纳米材料易团聚的现象。
（2）本发明的光芬顿催化剂复合有埃洛石，增加材料的结构稳定性，化学键的形成增强连接，也进一步加速了光生电荷的分离。光照射在埃洛石复合材料上，其空管腔会对光进行多次反射，这也有效增加了催化剂对光的利用率。
（3）本发明的光芬顿催化剂扩大了光芬顿体系pH适应范围，提高了UV光的利用率；UV芬顿降解有机废水效果好，降解率高；成本低，环境友好，合成制备较简单；利于回收分离，重复循环使用。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为实施例1~3中不同锌盐投加量所制备的光芬顿催化剂样品降解苯酚活性测试图。
图2为实施例5~7中不同煅烧温度所制备的光芬顿催化剂样品降解苯酚活性测试图。
图3为实施例9~11中光芬顿催化剂在不同催化剂投加量下降解苯酚活性测试图。
图4为实施例12~15中光芬顿催化剂在不同过氧化氢浓度下降解苯酚活性测试图。
图5为实施例16~20中光芬顿催化剂在不同pH下降解苯酚活性测试图。
图6为实施例21中光芬顿催化剂对苯酚的循环降解效果图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1
本实施例提供一种光芬顿催化剂的制备方法，具体制备过程如下：
（1）60℃水浴条件下，3g埃洛石纳米管和2M 300mL硫酸磁力搅拌混合2h，所得产物用去离子水冲洗至中性，60℃条件下烘干；
（2）取2g预处理后的埃洛石纳米管超声散在425mL去离子水中；将0.3M 25mLFeSO4溶液加入到埃洛石纳米管分散液中，磁力搅拌；向混合溶液中分别加入1.5M 25mLKOH溶液和0.5M25mL KNO3溶液；升温到90℃反应3h，用磁铁分离材料，用去离子水和乙醇冲洗材料至中性；
（3）将1g ZnAc2·2H2O溶于100mL去离子水中，制备成前驱体溶液；向前驱体溶液中加入1g 磁性埃洛石纳米管，搅拌24h；过滤，用去离子水和乙醇冲洗材料3次，60℃下真空干燥4h；马弗炉400℃下煅烧2h，得到磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂。
实施例2
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（3）中ZnAc2·2H2O的质量为2g。
实施例3
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（3）中ZnAc2·2H2O的质量为3g。
实施例4
使用实施例1~3中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例1~3所得的光芬顿催化剂降解苯酚的活性测试图如图1所示，实施例1~3所得的光芬顿催化剂分别记为磁性ZnO@埃洛石纳米管-1、磁性ZnO@埃洛石纳米管-2、磁性ZnO@埃洛石纳米管-3。从图1可以看出，随着锌盐投加量的增加，60min后，苯酚的降解率分别为88.9%、90.7%、91.2%。
实施例5
本实施例提供一种光芬顿催化剂的制备方法，具体制备过程如下：
（1）60℃水浴条件下，3g埃洛石纳米管和2M 300mL硫酸磁力搅拌混合2h，所得产物用去离子水冲洗至中性，60℃条件下烘干；
（2）取2g预处理后的埃洛石纳米管超声散在425mL去离子水中；0.3M 25mL FeSO4溶液加入到埃洛石纳米管分散液中，磁力搅拌；向混合溶液中分别加入1.5M 25mL KOH溶液和0.5M 25mL KNO3溶液；升温到90℃反应3h，用磁铁分离材料，用去离子水和乙醇冲洗材料至中性；
（3）2g ZnAc2·2H2O溶于100mL去离子水中，制备成前驱体溶液；向前驱体溶液中加入1g 磁性埃洛石纳米管，搅拌24h；过滤，用去离子水和乙醇冲洗材料3次，60℃下真空干燥4h；马弗炉400℃下煅烧2h，得到磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂。
实施例6
本实施例与实施例5基本一致，不同点在于：步骤（3）中马弗炉的煅烧温度为500℃。
实施例7
本实施例与实施例5基本一致，不同点在于：步骤（3）中马弗炉的煅烧温度为600℃。
实施例8
使用实施例5~7中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例5~7所得的光芬顿催化剂降解苯酚的活性测试图如图2所示，实施例5~7所得的光芬顿催化剂分别记为磁性ZnO@埃洛石纳米管-400、磁性ZnO@埃洛石纳米管-500、磁性ZnO@埃洛石纳米管-600。可以看出：随着煅烧温度的增加，60min后，苯酚的降解率分别为90.7%、95.3%、93.6%。
对比例1
本对比例提供一种光芬顿催化剂的制备方法，具体制备过程如下：
60℃水浴条件下，3埃洛石纳米管和2M 300mL硫酸磁力搅拌混合2h，所得产物用去离子水冲洗至中性，60℃条件下烘干2h。
使用该对比例中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
60min后，苯酚的降解率分别为41.2%。
对比例2
本实施例提供一种光芬顿催化剂的制备方法，具体制备过程如下：
（1）60℃水浴条件下，3埃洛石纳米管和2M 300mL硫酸磁力搅拌混合2h，所得产物用去离子水冲洗至中性，60℃条件下烘干2h；
（2）取2g预处理后的埃洛石纳米管超声散在425mL去离子水中；0.3M 25mL FeSO4溶液加入到埃洛石纳米管分散液中，磁力搅拌；向混合溶液中分别加入1.5M 25mL KOH溶液和0.5M 25mL KNO3溶液；升温到90℃反应3h，用磁铁分离材料，用去离子水和乙醇冲洗材料至中性，60℃条件下烘干，得到磁性埃洛石材料。
使用该对比例中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
60min后，苯酚的降解率分别为69.7%。
对比例3
本实施例提供一种光芬顿催化剂的制备方法，具体制备过程如下：
（1）60℃水浴条件下，3埃洛石纳米管和2M 300mL硫酸磁力搅拌混合2h，所得产物用去离子水冲洗至中性，60℃条件下烘干2h；
（2）2g ZnAc2·2H2O溶于100mL去离子水中，制备成前驱体溶液；向前驱体溶液中加入1g埃洛石纳米管，搅拌24h；过滤，用去离子水和乙醇冲洗材料3次，60℃下真空干燥4h；马弗炉500℃下煅烧2h，得到ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂。
使用该对比例中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
60min后，苯酚的降解率分别为78.4%。
实施例9
使用实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.1g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，所述的有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例10
本实施例与实施例9基本一致，不同点在于：每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢。
实施例11
本实施例与实施例9基本一致，不同点在于：每1L有机废水中加入0.4g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢。
实施例9~11中降解苯酚的活性测试图如图3所示，可以看出：随着催化剂投加量的增加，苯酚的降解率分别为88%、95.3%、96.4%。
实施例12
使用实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、5mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例13~15
实施例13~15与实施例12基本一致，不同点在于：过氧化氢加入量分别为10mmol、15mmol、20mmol。
实施例12~15中降解苯酚的活性测试图如图4所示，可以看出：随着过氧化氢投加浓度的增加，苯酚的降解率分别为69.1%、95.3%、95.4%、95.4%。
实施例16
使用实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例17~20
实施例17~20与实施例16基本一致，不同点在于：用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH依次为5、7、9、11。
实施例16~20中降解苯酚的活性测试图如图5所示，可以看出：随着pH的增加，苯酚的降解率分别为95.3%、94.5%、93.7%、90.2%、88.2%。由此可见，该光芬顿催化剂拓宽了非均相芬顿体系的适用pH范围。
实施例21
使用实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
随后通过磁铁回收光芬顿催化剂，干燥，继续与过氧化氢混合，在紫外光照的情况下进行催化降解，再重复该过程4次。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
本实施例降解苯酚的活性测试图如图6所示，可以看出该光芬顿催化剂经过5个循环后，仍表现出较高的催化活性，表明制备的该光芬顿催化剂具有良好的稳定性和可回收性。
对比例4
使用实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、150mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
反应60min后，苯酚的降解率为93.0%。
对比例5
使用实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、200mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
反应60min后，苯酚的降解率为90.7%。
对比例6
本对比例使用文献中已有的磁性ZnO@埃洛石纳米管，具体制备过程如下：
（1）60℃水浴条件下，3g埃洛石纳米管和2M 300mL硫酸磁力搅拌混合2h，所得产物用去离子水冲洗至中性，60℃条件下烘干；
（2）取2g预处理后的埃洛石纳米管超声散在425mL去离子水中；逐滴加入3% 50mLFeCl3·6H2O溶液加入到埃洛石纳米管分散液；向混合溶液中加入0.7% Na2SO3溶液，直至溶液颜色变为酒红色，再重新变回黄色；一旦溶液颜色变回黄色，立马添加1M 30mLNaOH溶液生成暗黑色沉淀；用磁铁分离沉淀，所分离的沉淀即为磁性埃洛石纳米管；
（3）2g ZnAc2·2H2O溶于100mL去离子水中，制备成前驱体溶液；向前驱体溶液中加入1g 磁性埃洛石纳米管，搅拌24h；过滤，用去离子水和乙醇冲洗材料3次，60℃下真空干燥4h；马弗炉500℃下煅烧2h，得到磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂。
与实施例6不同的是，该对比例中Fe3O4的负载方法为还原沉淀法。使用对比例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
反应60min后，苯酚的降解率为90.1%。由此可见，对比例1中合成的材料对苯酚的降解效果比实施例6合成的材料差。
对比例7~10
对比例7~10与对比例6基本一致，不同点在于：用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH依次为5、7、9、11。
对比例6~10中苯酚的降解率随着pH的增加，分别为89.4%、85.5%、84.2%、77.2%、70.2%。由此可见，相比于实施例6合成的材料，对比例6中合成的材料pH适用范围有限。
对比例11
使用对比例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
随后通过磁铁回收光芬顿催化剂，干燥，继续与过氧化氢混合，在紫外光照的情况下进行催化降解，再重复该过程4次。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
本对比例中5个循环的苯酚降解率依次为90.1%、88.4%、83.3%、77.2%、72.3%，可以看出该光芬顿催化剂经过5个循环后，材料的催化活性有所下降，表明制备的该光芬顿催化剂稳定性差。
实施例22
参考文献“Lei Y, Ding J, Yu P, et al. Low-temperature preparation ofmagnetically separable Fe3O4@ ZnO-RGO for high-performance removal ofmethylene blue in visible light[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2020,821: 153366.”中的方法制备Fe3O4@ZnO/RGO纳米复合物。
参考文献“Wang H, Zhou P, Guo R, et al. Synthesis of rectorite/Fe3O4/ZnO composites and their application for the removal of methylene blue dye[J]. Catalysts, 2018, 8(3): 107.”的方法制备Fe3O4/ZnO/累托石复合物。
参考文献“Sui J, Li J, Li Z, et al. Synthesis and characterization ofone-dimensional magnetic photocatalytic CNTs/Fe3O4–ZnO nanohybrids[J].Materials Chemistry and Physics, 2012, 134(1): 229-234.”中的方法制备Fe3O4/ZnO/CNTs纳米复合物。
参考文献“Nikazar M, Alizadeh M, Lalavi R, et al. The optimumconditions for synthesis of Fe3O4/ZnO core/shell magnetic nanoparticles forphotodegradation of phenol[J]. Journal of Environmental Health Science andEngineering, 2014, 12(1): 1-6.”中的方法制备Fe3O4@ZnO核壳纳米复合物。
使用实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂、Fe3O4@ZnO/RGO纳米复合物、Fe3O4/ZnO/累托石复合物、Fe3O4/ZnO/CNTs纳米复合物和Fe3O4@ZnO核壳纳米复合物降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入不同投加量的光芬顿催化剂及一定量的过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢，有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例6中合成的磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂、Fe3O4@ZnO/RGO纳米复合物、Fe3O4/ZnO/累托石复合物、Fe3O4/ZnO/CNTs纳米复合物和Fe3O4@ZnO核壳纳米复合物的苯酚降解率依次为95.3%、91.4%、87.3%、90.1%、85.3%。
实施例23~25
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（1）中硫酸浓度分别为3M、4M、5M。
使用实施例1、23~25中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例1、23~25所得的光芬顿催化剂对苯酚的降解率分别为88.9%、86.1%、79%、66%。
实施例26~30
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（1）中所述的硫酸与所述的埃洛石纳米管的液固比分别为50mL/g、200mL/g、300mL/g、400mL/g、500mL/g。
使用实施例1、26~30中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例1、26~30所得的光芬顿催化剂对苯酚的降解率分别为88.9%、82.1%、89.2%、89.7%、89.9%、90.9%。
实施例31~34
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（2）中所述的FeSO4溶液为分别为5mL、15mL、35mL、45mL。
实施例35~38
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（2）中所述的KOH溶液分别为5mL、15mL、35mL、45mL。
实施例49~42
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（2）中所述的KNO3溶液分别为5mL、15mL、35mL、45mL。
使用实施例1、31~42中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例1、31~43所得的光芬顿催化剂对苯酚的降解率分别为88.9%、75.1%、81.2%、89.7%、90.9%、77.4%、80.4%、90%、90.1%、81.3%、85.2%、90.2%、91.3%。
实施例43~49
本实施例与实施例1基本一致，不同点在于：步骤（3）中ZnAc2·2H2O的质量分别为2g、3g、4g、5g、6g、7g、8g。
使用实施例1、43~49中合成的光芬顿催化剂降解有机废水，具体步骤为：
以500mL、100mg/L的有机污染物为降解对象，用3M硫酸溶液和3M氢氧化钠溶液调节pH为3，加入光芬顿催化剂及过氧化氢，在紫外光照射下对其进行60min的UV芬顿实验。
其中，每1L有机废水中加入0.2g光芬顿催化剂、10mmol过氧化氢；有机废水中的有机污染物为苯酚。
实施例1、43~49所得的光芬顿催化剂对苯酚的降解率分别为88.9%、90.7%、91.2%、91.5%、91.7%、92%、92.3%、92.6%。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。
Claims (6)
1.一种用于降解苯酚的光芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将埃洛石纳米管与硫酸在温度为60~70℃下反应2~3h，将所得产物洗净、烘干，得扩孔后的埃洛石纳米管；
（2）将步骤（1）所得扩孔后的埃洛石纳米管加入去离子水中，然后加入FeSO4溶液、KOH溶液、KNO3溶液，在90~100℃下反应3~4h，分离出反应后混合溶液中生成的磁性埃洛石纳米管；
（3）将步骤（2）所得磁性埃洛石纳米管与ZnAc2·2H2O在去离子水中均匀混合后，经过滤、洗涤、干燥，然后在400~600℃温度下煅烧2~3h，得磁性ZnO@埃洛石纳米管光芬顿催化剂；
其中：步骤（2）中，所述的FeSO4溶液浓度为0.2~0.4mol/L，KOH溶液浓度为1~2mol/L，KNO3溶液浓度为0.4~0.5mol/L，所述的扩孔后的埃洛石纳米管：去离子水：FeSO4溶液：KOH溶液：KNO3溶液的用量比为2~3g：400~500mL：5~45mL：5~45mL：5~45mL；
步骤（3）中，所述的磁性埃洛石纳米管：去离子水：ZnAc2·2H2O的用量比为1g：100~150mL：1~8g。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的硫酸的浓度为1.5~5mol/L；所述的硫酸与所述的埃洛石纳米管的液固比为50~500mL/g。
3.如权利要求1或2所述的制备方法制备得到的光芬顿催化剂在UV芬顿废水处理过程的应用，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1，将有机废水置于反应容器中，调节pH至3~11，所述的有机废水中的有机物包括苯酚，所述苯酚的质量浓度为100~200mg/L；
步骤S2，在反应容器中加入过氧化氢和光芬顿催化剂；
步骤S3，在紫外光照射下进行UV芬顿降解反应。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤S1中，用2~3M硫酸溶液和2~3M氢氧化钠溶液调节pH至3~11。
5.如权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤S2中，每1L有机废水中加入0.1~0.4g光芬顿催化剂、5~20mmol过氧化氢。
6.如权利要求3所述的应用，其特征在于，步骤S3中，采用低压汞灯，光照时间为1~4h，反应温度为20~25℃。
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