一种颗粒状炭载铁矿物类芬顿反应催化剂的制备方法

技术领域

本发明涉及废水处理剂领域，特别是涉及一种颗粒状炭载铁矿物类芬顿反应催化剂的制备方法。

背景技术

芬顿反应是由Fe(II)和H

≡Fe(II)+H

≡Fe(III)+H

碳材料如石墨烯、碳纳米管等具有性质稳定、富含电子、比表面积大的特点，不仅能够作为电子给体激活铁矿物(类)芬顿反应，而且能够吸附有机污染物，提高固-液界面反应活性和催化剂的循环使用性能。与这些碳材料相比，生物炭原料来源广、制备简单、价格低廉，且表面官能团丰富，可以加快芬顿反应体系中的Fe(III)/Fe(II)转化(Wang等，Chemical Engineering Journal，2019，362:561-569)；同时，生物炭能够促进过氧化氢(H

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种颗粒状炭载铁矿物类芬顿反应催化剂的制备方法，依据本发明的制备方法得到的芬顿反应催化剂在反应后容易回收再利用，同时在催化芬顿反应降解农药、抗生素等难降解有机污染物时效果明显。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种颗粒状炭载铁矿物类芬顿反应催化剂的制备方法，包括以下步骤：将质量比为(4-8)︰1︰1的生物炭、磁铁矿和黄铁矿混合，经机械研磨活化后得到混合固体物，加入聚乙烯醇水溶液润湿，搅拌混合均匀后，造粒，然后在300～350℃下加热固化，冷却后得到粒径为2～5mm的颗粒状类芬顿反应催化剂。

所述生物炭是以生物质为原料在700～900℃下热解得到的固体物。生物质包括稻草、木屑等。

所述磁铁矿是四氧化三铁的质量含量在95％以上的天然铁矿物。

所述黄铁矿是二硫化铁质量含量在95％以上的天然铁矿物。

所述混合固体物粒径在50μm以下。通过机械研磨活化提升了固体颗粒的反应活性，同时能够去除铁矿物表面的氧化物钝化层，以进一步提升反应活性。

所述聚乙烯醇水溶液的浓度为6wt％。

所述聚乙烯醇水溶液与混合固体物的用量比为0.8mL·g

经造粒后所得产物为直径为2～3mm、长度为3～5mm的圆柱状颗粒。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的催化剂为颗粒状且有磁性，便于从处理后的废水中回收再用。

(2)本发明催化剂所用的生物炭是一种给电子能力载体，能够促进Fe(II)再生和H

(3)本发明催化剂通过上述组分的结合，与普通铁矿物相比，可以显著提高对农药、抗生素等难降解有机污染物的去除和矿化效果。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步描述：

催化剂的制备

制备颗粒状类芬顿反应催化剂的具体条件见表1。

表1

实施例1

称取80g以稻草为原料在700℃下热解得到的生物炭，与10g磁铁矿(Fe

实施例2

称取60g以稻草为原料在800℃下热解得到的生物炭，与10g磁铁矿(Fe

实施例3

称取40g以木屑为原料在900℃下热解得到的生物炭，与10g磁铁矿(Fe

实施例4

称取50g以稻草为原料在800℃下热解得到的生物炭，与10g磁铁矿(Fe

实施例5

称取60g以木屑为原料在800℃下热解得到的生物炭，与10g磁铁矿(Fe

处理有机污染物的验证实施效果

各种催化剂对催化类芬顿反应去除有机污染物的效果见表2。

表2

分别称取实施例1、2中制备的1#、2#颗粒状类芬顿反应催化剂2g，加入1L含100mg农药啶虫脒的废水中，搅拌混合均匀后，快速加入浓度为1mol·L

分别称取实施例3、4、5中制备的3#、4#、5#颗粒状类芬顿反应催化剂2g，加入1L含100mg抗生素磺胺甲恶唑的废水中，搅拌混合均匀后，快速加入浓度为1mol·L

将质量比为1︰1磁铁矿和黄铁矿的混合物2g，加入1L含100mg抗生素磺胺甲恶唑的废水中，搅拌混合均匀后，快速加入浓度为1mol·L

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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保护范围之内。