一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用

技术领域

本发明属于环境材料制备技术领域，涉及一种FeMn-ZSM-5/MOR复合分子筛非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用。

背景技术

印染行业是我国重点污染行业之一，其污染主要有废水和废气。印染废水、酚废水、苯废水等化学污染物进入大自然，不仅对生态环境及生物造成严重的危害，而且威胁人类身体健康。芬顿反应（Fenton）是一种降解水体中有机污染物的高级氧化技术（advancedoxidation process，AOPs），利用亚铁盐和过氧化氢（H

MOR是一种优良的载体材料，具有良好的选择性催化性能、良好的热稳定性和较高的亲水性。但丝光沸石一般被认为是一维沸石，这在一定程度上会限制材料在催化应用中的传质性能。 同时，ZSM-5分子筛作为一种优良的催化剂，具有良好的稳定性，较大的孔体积和比表面积，具有三维结构的孔体系。这些特性可以使细小的金属纳米颗粒均匀地分散在催化剂表面，提高催化剂的化学稳定性。而ZSM-5在较低的Si/Al摩尔比下具有优异的亲水性。因此，将ZSM-5复配，形成ZSM-5与MOR的混合沸石分子筛，既可以弥补材料传质性能差的缺点，又具有优异的亲水性。并且为了提高芬顿反应的活性极限，在铁基催化剂中引入其他过渡金属（如Cu、Co、Mn）会在相邻活性物质之间产生协同作用。其中Mn不仅表现出优异的协同效应，而且拥有催化剂在酸性条件下即使不添加H

本专利通过复合分子筛作为载体，Fe和Mn双元素共负载所得到的非均相类芬顿催化剂拥有更优异的催化性能，在未来处理染料废水中有很大的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单易控、成本低廉的FeMn-ZSM-5/MOR复合子筛的非均相类芬顿催化剂制备方法及应用。给制备芬顿催化剂提供了新的途径，新的思路，同时也达到了低碳环保的目的，具有广阔的发展前景。

本发明提供了一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于包括以下步骤。

（1）ZSM-5/MOR复合分子筛的合成：将硅藻土、高岭土、助剂与水按一定比例混合打浆，搅拌均匀后喷成微球；微球在800~1000 ℃下焙烧2-5h；将焙烧微球和晶种混合，加入到硅酸钠、碱液和水中，用酸将浆液pH值调至10.5～11.5后投入到晶化反应釜中，在110～120℃下水热晶化5~10h，之后升温至160～180 ℃，水热晶化50~70h；将晶化产物冷却、过滤除去母液后，水洗滤料，过滤，干燥后得到ZSM-5/MOR复合分子筛。

（2）非均相类芬顿催化剂的制备：将步骤（1）所得ZSM-5/MOR复合分子筛和氯化铵加入水中，于60~90℃下进行离子交换10~60min，过滤除去母液后，水洗滤料，过滤，干燥；物料在500~700 ℃下焙烧2-5h；将焙烧后的分子筛与铁盐和锰盐溶液进行等体积浸渍，静置20-30h，干燥，在500~700 ℃下焙烧2-5h，制得FeMn-ZSM-5/MOR非均相类芬顿催化剂。

（3）染料废水的处理方法：取染料废水溶液，其浓度在50 ~ 500 mg/L，加入步骤（2）得到的催化剂，用1 mol/L的NaOH和H

2. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（1）中，硅藻土的加入量为步骤（1）喷雾物料质量的50-70%，高岭土的加入量为步骤（1）喷雾物料质量的20-40%。

3. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（1）中，助剂的加入量为步骤（1）喷雾物料质量的1~20 %。助剂为水玻璃、硅溶胶、铝溶胶、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、田箐粉中的一种或几种。

4. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（1）中，晶种为NaY型分子筛、ZSM-5分子筛、NaX分子筛中的一种或几种，晶种的加入量为步骤（1）焙烧微球质量的1-10%。

5. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（1）中，水热晶化的组成为：Na

6. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（2）中，氯化铵的加入量为ZSM-5/MOR复合分子筛质量的10-100%。

7. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（2）中，铁盐和锰盐分别为氯化铁、硝酸铁、硫酸铁和氯化锰、硝酸锰、硫酸锰中的一种或几种。

8. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（2）中，将焙烧后的分子筛与硝酸铁和硝酸锰溶液按照Fe:Mn质量比为1:4~4:1混合浸渍。

9. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（3）中，所述染料为靛蓝胭脂红、罗丹明B、甲基橙中的一种或几种。

10. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（3）中，溶液pH值为2 ~ 10。

11. 根据权利要求1所述的一种非均相类芬顿催化剂的制备方法及应用，其特征在于所述的步骤（3）中，控制催化剂的质量与H

本发明与已有技术相比具有以下优点。

（1）本发明使用的硅藻土与高岭土来源广、价格低廉易得，能够拓展高岭土与硅藻土的应用。

（2）通过原位晶化法合成ZSM-5与MOR的混合沸石分子筛，既可以弥补材料传质性能差的缺点，又具有优异的亲水性。

（3）本发明使用的催化剂在酸性条件下即使不添加H