本发明属于Fenton反应催化剂的制备方法，涉及一种负载型高分散易再生铁基Fenton反应催化剂的制备方法。
背景技术：
Fenton反应(Fe2++H2O2)作为一种高级氧化技术，具有反应速率快、控制简单、毒性低等特点，广泛应用于水处理等环境污染物的净化领域。
催化剂在Fenton反应过程中发挥着重要作用，纳米零价铁(nZVI)因活性高被用作Fenton反应的催化剂。但nZVI尺寸小，实际应用时存在分散性差，容易团聚，导致催化效率降低，而且流失严重，催化剂再生困难的缺陷。为了解决这个问题，国内外的研究者们已经进行了许多研究，采用添加分散剂、表面活性剂、以及负载、包覆等技术等来提高nZVI的分散性。虽然这些方法一定程度上能够提高能nZVI的分散性，但并没有从本质上解决nZVI易于团聚的问题，而且催化剂的再生步骤较为繁琐。
为了得到分散性高，再生性好的Fenton催化剂，本发明利用硫酸亚铁(FeSO4)为铁源，以椰壳基颗粒活性炭(GAC)为载体，无水乙醇为分散剂，通过吸附与化学还原两步法制备了负载型易再生Fenton反应催化剂，以满足Fenton法在环境净化中对催化剂循环再生和高效利用的需求。
技术实现要素：
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种负载型高分散易再生铁基Fenton反应催化剂的制备方法。
目的之一是实现在一定范围内制备一系列不同粒径的单分散活性炭负载纳米零价铁Fenton催化剂。
目的之二是提供一种分散性好的Fenton反应的催化剂，使其不易团聚，催化效率更高，适用pH范围更宽。
目的之三是提供一种高分散易再生Fenton催化剂的制备方法，该制备方法工艺简单，原料价廉易得。
技术方案
一种负载型高分散易再生铁基Fenton反应催化剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：椰壳基颗粒活性炭过筛为粒径<1.0mm，去离子水清洗，以硝酸(HNO3)或盐酸(HCl)处理4小时以上，再用去离子水清洗，直至清洗液pH值稳定在中性7.0；
步骤2：将清洗后椰壳基颗粒活性炭置于真空烘箱中105℃干燥；
步骤3：将椰壳基颗粒活性炭和硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)与去离子水溶解后，再加入分散剂无水乙醇，椰壳颗粒活性炭︰FeSO4·7H2O︰去离子水︰分散剂无水乙醇的比例为：1g︰0.22g︰40ml︰5ml；所述去离子水煮沸5分钟，自然冷却；
所述纳米零价铁(Fe0，nZVI)前驱体FeSO4·7H2O的用量，决定分散度不同的活性炭负载纳米零价铁(nZVI@GAC)Fenton反应催化剂；
步骤4：将上述溶液超声15分钟以上后，置于恒温振荡器上200rpm，恒温振荡24小时以上(25℃)，将溶液转移至配有机械搅拌、滴定装置和氮气进出口的四口烧瓶中；
步骤5：在氮气保护下，搅拌速率150rpm，加入充分溶解后浓度为320mmol/L的硼氢化钠溶液(NaBH4)50ml进行滴定还原，待还原完全，不再有固形物析出后，弃去上清液，得到黑色固形物；
步骤6：将黑色固形物用去离子水清洗，转移至真空抽滤装置中抽滤后，置于真空干燥箱中65℃真空干燥，得到黑色Fenton反应催化剂。
所述步骤3中以FeCl3取代FeSO4·7H2O参与反应，所述Fe0前驱体FeCl3的用量，决定分散度不同的nZVI@GAC Fenton反应催化剂。
所述步骤3中活性炭与硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)的质量比为1:0.22。
所述硝酸HNO3的浓度为1M，盐酸HCl浓度为5％。
所述去离子水的电阻R>18MΩ。
有益效果
本发明提出的一种负载型高分散易再生铁基Fenton反应催化剂的制备方法，利用硫酸亚铁(FeSO4)或三氯化铁(FeCl3)为铁源，以椰壳基颗粒活性炭(GAC)为载体，无水乙醇为分散剂，通过吸附与化学还原两步法制备了负载型高分散易再生纳米零价铁Fenton反应催化剂，以满足Fenton法在环境净化中对催化剂循环再生和高效利用的需求。
本发明优越性：实现在一定范围内制备一系列不同粒径的单分散活性炭负载纳米零价铁Fenton催化剂。提供一种分散性好的Fenton反应的催化剂，使其不易团聚，催化效率更高，适用pH范围更宽。提供一种高分散易再生Fenton催化剂的制备方法，该制备方法工艺简单，原料价廉易得。
附图说明
图1为实施例1的Fenton催化剂的SEM照片。
图2为实施例2的Fenton催化剂的SEM照片。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例1
椰壳基颗粒活性炭过30目筛(粒径<0.6mm)，去离子水(电阻R>18MΩ)清洗3次，1M硝酸(HNO3)处理5小时，再用去离子水清洗，直至清洗液pH值稳定；将清洗过的椰壳基颗粒活性炭，于真空烘箱中105℃干燥24小时；称取1.123g FeSO4·7H2O于烧杯中，加入200mL煮沸放冷后的去离子水中(20mmol·L-1)溶解，再称取5.0g活性炭计入烧杯中，并加入10mL无水乙醇作分散剂，超声15min后，放在恒温振荡器中200rpm振荡24h，将溶液转移至四口烧瓶中，150rpm搅拌条件下，用80mmol·L-1的NaBH4于N2氛中快速还原，静置20min，弃去上清液，用去离子水清洗3次，得到黑色的固形物，真空抽滤后，置于真空干燥箱中65℃真空干燥12小时，即得到Fenton反应催化剂。
实施例2
椰壳基颗粒活性炭过30目筛(粒径<0.6mm)，去离子水(电阻R>18MΩ)清洗3次，1M硝酸(HNO3)处理5小时，再用去离子水清洗，直至清洗液pH值稳定；将清洗过的椰壳基颗粒活性炭，于真空烘箱中105℃干燥24小时；称取0.65g FeCl3于烧杯中，加入200mL煮沸放冷后的去离子水中(20mmol·L-1)溶解，再称取5.0g活性炭计入烧杯中，并加入10mL无水乙醇作分散剂，超声15min后，放在恒温振荡器中200rpm振荡24h，将溶液转移至四口烧瓶中，150rpm搅拌条件下，用80mmol·L-1的NaBH4于N2氛中快速还原，静置20min，弃去上清液，用去离子水清洗3次，得到黑色的固形物，真空抽滤后，置于真空干燥箱中65℃真空干燥12小时，即得到Fenton反应催化剂。