一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法和用途

本发明属于污水处理催化剂制备，具体涉及一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法和用途。

背景技术：

1、随着印染废水对水环境的污染日益严重，其中含有的有机污染物如染料具有结构稳定、毒性大、难降解等问题，传统污水处理工艺难以达到处理要求，如何高效处理印染废水是目前环境保护的研究热点之一。由于传统印染废水处理技术具有处理时间长、成本高、处理不彻底等缺陷，近年来，以硫酸根自由基的高级氧化工艺(sr-aops)作为一种有效的去除水中有机污染物的方法越来越受到研究学者的重视。

2、sr-aops工艺通过将大分子的难降解有机物质氧化分解成无害的小分子物质如二氧化碳、水等，通过活化过硫酸盐产生硫酸根(so4-·)达到降解有机污染物的目的。目前主要活化过硫酸盐的方法主要包括热活化、紫外光活化、超声活化、过渡金属活化，但热活化、紫外光活化、超声活化等存在着高成本、高能耗的问题，与之相比，过渡金属活化具有反应成本要求低、能耗低、简单高效等优势。

3、硫铁尾矿是工业生产中常见的固体废物，主要成分是fes2。采用硫铁尾矿为基制备催化剂，一方面，能够合理有效地将硫铁尾矿进行资源化利用，达到以废治废的目的；另一方面，与其他非均相过渡金属催化剂，具有制备成本低，经济效益高等优点。因此，研发一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂用于去除印染废水中的有机污染物非常有意义。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法和用途，该方法制备的改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂能够活化过硫酸盐氧化体系中硫酸根自由基、羟基自由基等活性氧的产生，从而高效去除印染废水中的有机污染物。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法，包括如下步骤：

4、(1)制备硫铁尾矿混合液：将硫铁尾矿置于去离子水中进行搅拌，得到硫铁尾矿混合液；

5、(2)制备石墨-硫铁尾矿混合液：将步骤(1)得到的硫铁尾矿溶液与石墨混合，经过超声波震荡处理后得到石墨-硫铁尾矿混合液；

6、(3)制备微纳米级硫铁尾矿催化剂：将步骤(2)得到的石墨-硫铁尾矿混合搅拌液注入到球磨机中，并加入氧化锆球磨珠搅拌，再对球磨机进行操作设置，制备出微纳米级硫铁尾矿催化剂；

7、(4)提纯和干燥：将微纳米级硫铁尾矿催化剂静置一段时间后，将其上清液倒出，冷却后收集沉淀颗粒，经去离子水、乙醇洗涤，震荡分散，离心回收，反复操作直到上清液澄清，干燥备用。

8、进一步地，所述步骤(1)中硫铁尾矿与去离子水的质量比为1:(1～4)。

9、进一步地，所述步骤(2)中硫铁尾矿与石墨的质量比为1:(1～4)。

10、进一步地，所述步骤(2)中超声波震荡时间为10～30min，超声震荡时的温度为20～40℃。

11、进一步地，所述步骤(3)中球磨时间为3～6h，球磨机的转速为150r/min～200r/min。

12、一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的用途，用于活化过硫酸盐降解印染废水中的有机污染物，所述改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂利用上述一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法制得。

13、进一步地，所述的一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的用途，包括如下步骤：

14、(1)将所述的硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂和过硫酸盐加入到含有机污染物的污水中，调节ph值为3～11，温度为20℃～40℃；

15、(2)将含有催化剂、过硫酸盐和含有有机污染物的溶液置于恒温摇床中，调节反应转速、反应温度和反应时间，所述催化剂的浓度为0.25mg/l～1.25mg/l，所述过硫酸盐的浓度为0.25mg/l～1.25mg/l，所述有机污染物的浓度为0.25mg/l～1.25mg/l。

16、进一步地，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。

17、进一步地，所述有机污染物为罗丹明b、亚甲基蓝和甲基橙的一种或多种。

18、进一步地，所述步骤(2)中恒温摇床的转速为150r/min～180r/min，反应温度为20℃～40℃，反应时间为60min～120min。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果：

20、1.本发明的改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂是将工业废渣硫铁尾矿进行改性处理，制备的改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂，由于石墨的加入使得部分铁离子被还原成单价铁，硫铁尾矿负载在石墨上能够有利于活化过硫酸盐氧化，产生更多的活性氧从而高效去除印染废水中的有机污染物；

21、2.本发明制备的改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂，所需原料为工业尾矿，原料易得，合成方法简单快捷，大大减少了合成材料的经济成本和时间成本；

22、3.本发明制备的改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂，具有较高的水稳定性，再多次重复使用后仍具有较稳定的催化作用。

技术特征：

1.一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硫铁尾矿与去离子水的质量比为1:(1～4)。

3.根据权利要求1所述一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中硫铁尾矿与石墨的质量比为1:(1～4)。

4.根据权利要求1所述一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中超声波震荡时间为10～30min，超声震荡时的温度为20～40℃。

5.根据权利要求1所述一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中球磨时间为3～6h，球磨机的转速为150r/min～200r/min。

6.一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的用途，其特征在于，用于活化过硫酸盐降解印染废水中的有机污染物，所述改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂利用权利要求1-5任意一项所述一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法制得。

7.根据权利要求6所述的一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的用途，其特征在于，包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的用途，其特征在于，所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾和过硫酸铵中的一种或多种。

9.根据权利要求7所述的一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的用途，其特征在于，所述有机污染物为罗丹明b、亚甲基蓝和甲基橙的一种或多种。

10.根据权利要求7所述的一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的用途，其特征在于，所述步骤(2)中恒温摇床的转速为150r/min～180r/min，反应温度为20℃～40℃，反应时间为60min～120min。

技术总结
本发明具体涉及一种改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法和用途，该改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂的制备方法包括步骤：制备硫铁尾矿混合液，将硫铁尾矿溶液与石墨混合，经过超声波震荡处理后制备成石墨‑硫铁尾矿混合液，将石墨‑硫铁尾矿混合搅拌液进行球磨搅拌，制备出微纳米级硫铁尾矿催化剂，再进行提纯、干燥。该改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂用于活化过硫酸盐降解印染废水中的有机污染物。本发明的改性硫铁尾矿基过硫酸盐催化剂能够活化过硫酸盐氧化体系中硫酸根自由基、羟基自由基等活性氧的产生，从而高效去除印染废水中的有机污染物。

技术研发人员：朱曙光,车豪杰,秦莹,程椿
受保护的技术使用者：安徽建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15