一种用于染料废水降解的磁性金属复合氧化物催化剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种降解染料废水的催化剂的制备及应用。目前所报道的大部分染料废水催化剂都不能满足工业生产的实际需求：有些催化剂催化效率低，需要很长时间才能实现降解；有些催化剂催化性能的发挥需要光的辅助；有些催化剂需要较高的温度才能起到催化降解作用；有些催化剂使用后难以与废水分离，回收困难。本发明以铁盐和铈盐为主要原料，掺杂催化剂载体，采用溶胶凝胶法合成磁性金属复合氧化物催化剂。合成得到的催化剂具有磁性、稳定性好、催化效率高、易于回收，可用于多种染料废水的快速降解。
【专利说明】一种用于染料废水降解的磁性金属复合氧化物催化剂
【技术领域】
[0001]本专利涉及无机化学及废水处理领域。
【背景技术】
[0002]全球每年大约要生产70万吨的染料，估计有10%~15%的染料在使用过程中被释放到环境中，造成严重的污染，其中80%是偶氮染料。由于染料废水中的活性含量很高而且很难生物降解，如不经处理就排放，不仅直接危害人类身体健康，而且严重破坏水体、土壤及生态系统，对环境影响非常大。因此研究有效的处理方法具有极其重要的现实意义。
[0003]对染料废水的处理方法很多，归纳起来主要有物理法、化学法、生物法或这些方法的组合。在众多的处理方法中，Fenton法因其反应条件温和、降解效率高、操作方便、成本低廉，成为染料废水处理的一种主要手段。但传统的Fenton法也存在一些不足:反应要在pH ^ 3左右的环境下进行，反应前后需要调节废水的pH值，耗费大量的酸和碱；双氧水的利用率有待提高；出水因含大量的铁离子而显示颜色，铁离子难以回收且易产生二次污染等等。因此铁离子的固定化成为Fenton技术的研究方向。
[0004]用铁系固体催化剂代替溶液中的亚铁离子，与过氧化氢构成非均相Fenton反应体系，既可以有效地降解染料，又能克服传统均相Fenton体系的诸多缺点，是一种极具应用前景的 染料废水处理技术。因而，非均相Fenton催化剂的开发是当前的研究热点。而目前所报道的大部分催化剂都不能满足工业生产的实际需求:有些催化剂催化效率低，需要很长时间才能实现降解；有些催化剂催化
性能的发挥需要光的辅助；有些催化剂需要较高的温度才能起到催化降解作用；有些催化剂使用后难以与废水分离，回收困难。因此开发一种能在常温下能快速降解染料、易于回收、能重复利用的催化剂具有实际意义。
【发明内容】
[0005]为了解决上述弊端，本发明的目的是提供一种磁性金属复合氧化物催化剂，具有降解染料速度快、回收方便、可重复率高等特点。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种上述催化剂的制备方法。
[0007]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是，一种磁性金属复合氧化物催化剂，其配方如下物质组成:
1)硝酸铈铵
2)硫酸铁
3)乙醇
4)聚乙二醇
5)其他金属载体
在上述配方中以含铁盐和含铈盐为主要原料，掺杂其它载体(Al2O3),采用溶胶凝胶法合成磁性金属复合氧化物催化剂。合成得到具有磁性、稳定性好、催化效率高、易于回收的固体催化剂，用于多种染料废水的快速降解。
[0008]本发明紧密结合工业实际需求，采用简单易行的溶胶凝胶法合成新型磁性固体催化剂，代替传统的均相Fenton试剂，用于染料废水在常温下及中性环境下的高效降解。制备的催化剂具有磁性，利用催化剂的磁性实现催化剂与废液的分离，便于催化剂的回收和重复利用，从而降低染料废水的降解成本。
[0009]所述配方中各物质的重量分别为:
1)硝酸铈铵3g
2)硫酸铁5g
3)乙醇35mL
4)聚乙二醇7mL
5)其他金属载体2g
所述其他金属载体为三氧化二铝或二氧化钛的一种。
[0010]制备本发明的磁性金属复合氧化物催化剂的方法由如下步骤组成:
I)在烧杯中按上述重量依次称量硝酸铈铵，硫酸铁，乙醇，聚乙二醇和其他金属载体；
2)将上述混合物在室温下磁力搅拌10分钟，然后浸溃I小时；
3)用氨水将上述经过浸溃的混合物调节pH至7?8 ;
4)将已调节pH的上述混合物放入烘箱内，调节烘箱温度80°C，陈化12小时；
5)用玻璃棒将陈化后的糊状物搅匀并放入马弗炉内，450°C下焙烧2小时；
6)取出冷却干燥，得到成品。
本专利的特色在于:
(I)以含铁盐、含铈盐为主要原料，再掺杂其它载体，制备复配金属复合催化剂。
[0011](2)改善传统的溶胶-凝胶法，简化合成路线。
[0012](3)利用制备的催化剂实现废水的常温、近中性条件下的快速降解。
[0013](4)制备的催化剂具有磁性，利用催化剂的磁性实现固液分离，便于催化剂的回收。
【具体实施方式】
[0014]下面结合【具体实施方式】对本发明做出进一步说明。
[0015]实施例1:在烧杯中按上述重量依次称量硝酸铈铵3g，硫酸铁5g，乙醇35mL，聚乙二醇7mL，以及三氧化二铝2g，在室温下磁力搅拌10分钟，然后浸溃I小时，用氨水将上述经过浸溃的混合物调节pH至7?8，将已调节pH的上述混合物放入烘箱内，调节烘箱温度80°C，陈化12小时，用玻璃棒将陈化后的糊状物搅匀并放入马弗炉内，450°C下焙烧2小时，取出干燥冷却备用。将50mL甲基橙加入IOOmL烧杯中，加入上述催化剂0.2g，室温下磁力搅拌。IOmin后，取少量离心分离，取上层清液在466nm下测试吸光度并计算褪色率，褪色率大于99%。
[0016]实施例2:在烧杯中按上述重量依次称量硝酸铈铵3g，硫酸铁5g，乙醇35mL，聚乙二醇7mL，以及二氧化钛2g，在室温下磁力搅拌10分钟，然后浸溃I小时，用氨水将上述经过浸溃的混合物调节pH至7?8，将已调节pH的上述混合物放入烘箱内，调节烘箱温度80°C，陈化12小时，用玻璃棒将陈化后的糊状物搅匀并放入马弗炉内，450°C下焙烧2小时，取出干燥冷却备用。将50mL甲基橙加入IOOmL烧杯中，加入上述催化剂0.2g，室温下磁力搅拌。IOmin后，取少量离心分离，取上层清液在466nm下测试吸光度并计算褪色率，褪色率大于99%%。
【权利要求】
1.一种磁性金属复合氧化物催化剂，其特征是合成简单，催化剂具有磁性，能在常温下快速降解染料，易于回收。
2.根据权利I所述的催化剂，其特征是催化剂的配方由硝酸铈铵、硫酸铁、乙醇、聚乙二醇及催化剂载体所构成。
3.根据权利2所述的催化剂配方为3g硝酸铈铵、5g硫酸铁、35mL乙醇、7mL聚乙二醇及2g催化剂载体所构成。
4.根据权利要求3所述的催化剂载体为三氧化二铝或二氧化钛。
5.根据权利要求1所述的催化剂的合成方法为溶胶凝胶法。
【文档编号】C02F1/00GK103691445SQ201310726027
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】刘瑛, 刘文斌, 商少明 申请人:江南大学