胶原纤维负载铁催化剂及其用途制造技术

一种胶原纤维负载铁催化剂及其制备方法和用途，其特点是将胶原纤维用甲醛预处理后得到的胶原纤维，用差热仪（ＤＳＣ）测得热变性温度为７５～８１℃；再按重量计将上述经预处理后水份含量为８０％的胶原纤维１００份加入到浓度为１ｍｏｌ／Ｌ的硫酸１～１０份、浓度为１ｍｏｌ／Ｌ的甲酸１～１０份、氯化钠２～１０份和蒸馏水１００～５００份混合溶液中，混合溶液的ｐＨ为１．５～３．３，搅拌４～１２小时后加入铁盐５０～２００份，在搅拌下于温度２０～４５℃反应１～８小时，在１～８小时内加入浓度为１００～２００ｇ／Ｌ的碱溶液２０～１００份，再反应２～１０小时；过滤并洗涤以除去未反应的铁盐，在温度４０～７０℃干燥１２～２４小时，得到胶原纤维负载铁催化剂；用差热仪（ＤＳＣ）测得热变性温度为７５～８５℃。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种胶原纤维负载铁催化剂及其制备方法和用途，属于工业废水处理领域。
技术介绍
工业废水中有一部分属于难生物降解的有机物废水，如印染/毛纺废水、化工废水、中药废水、石油/油类废水以及焦化废水等(黄明，朱云，肖锦，等.高浓度难降解有机工业废水处理技术评价.工业水处理.2004，24(4)1-5)。这类有机废水的化学耗氧量(CODCr)高，同时不同废水中还含有如硝基苯类、苯胺类、酚类等各种不同的生物毒害物质，对环境和人类自身具有严重的影响。另一方面，这类有机废水的BOD5/CODCr很低(＜0.2)，远小于公认的较难生化值0.3和不易生化值0.25，难于用生物的方法进行降解。因此，难降解有机废水的处理一直是环境保护领域的关键技术难题。难降解有机废水的处理方法主要有混凝沉淀法、预氧化-生物法、高级氧化法、吸附法等。高级氧化法是在催化剂的作用下的自由基链式反应，具有巨大的潜力及独特的优势，已引起人们的广泛关注。高级氧化法是以羟基自由基(·OH)作为氧化剂，其氧化能力仅次于氟，羟基自由基直接与废水中的污染物反应，将其降解为二氧化碳和水(乔世俊，赵爱平，徐小莲，等.高级催化氧化法降解有机工业废水的研究.环境科学研究.2005，18(5)104-106)。例如，以纳米二氧化钛作为催化剂，在光的作用下产生羟基自由基使有机物降解(P.F.Fu，Y.Lu，X.G.Dai.Preparation of activeated carbon fiberssupported TiO2 photocatalyst and evaluation of its photocatalytic reactivity.J.MolecularCatalysis AChemical，2004，22181-88)。高级氧化技术还可作为预氧化-生物法的氧化手段，将难降解的有机物降解为可进行生化处理的有机物。利用Fenton反应也可产生羟基自由基使有机物降解，即利用Fe(II)催化剂与H2O2反应产生羟基自由基。其原理是(马万红，籍宏伟，李静，等.活化H2O2和分子氧的光催化氧化反应.科学通报.2004，49(18)1821-1829) 在紫外光的作用下，能加速上述反应的进行。同时，使用Fe(III)催化剂也能进行上述反应，通常把该反应称为类Fenton反应。普通的Fenton反应是采用均相催化剂，即用Fe(II)或Fe(III)的盐与H2O2反应产生羟基自由基。但是该反应中催化剂将随废水一起排放，一方面增加废水的处理成本，另一方面可能造成二次污染(M.M.Cheng，W.H.Ma，J.Li，et al.Visible-light assisteddegradeation of dye pollutants over Fe(III)-loaded resin in the presence of H2O2at neutralpH values.Environmental Science & Technology.2004，381569-1575.)。因此，使用非均相催化剂将使Fenton反应更具有实际应用价值。目前所使用的非均相催化剂多采用浸渍法制备。然而，由于催化剂与载体的结合能力差而易脱落，从而导致催化能力下降。负载型纳米铁催化剂的催化活性很高，但后续分离困难，难以大规模工业应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种胶原纤维负载铁催化剂及其制备方法和用途，其特点是利用Fe(III)与胶原纤维的高反应活性，将Fe(III)负载在皮胶原纤维上制备催化剂。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。胶原纤维负载铁催化剂的配方组分为胶原纤维水份含量80％ 100份甲醛浓度30～40％ 3～40份铁盐 5～50份硫酸浓度为1mol/L 1～10份甲酸浓度为1mol/L 1～10份氯化钠 2～10份碱浓度为100～200g/L20～100份其中胶原纤维为制革厂的未鞣制边角废料，经粉碎后平均粒径为0.5～2mm的粒状物，胶原纤维负载铁催化剂的热变性温度为75～85℃。铁盐为硫酸铁或氯化铁。碱为碳酸氢钠、醋酸钠或甲酸钠中的任一种。胶原纤维负载铁催化剂的制备方法(1)胶原纤维预处理将水份含量为80％的胶原纤维100份加入到100～500份水中，然后加入浓度为30％～40％的甲醛3～40份，控制pH为6.0～7.0，常温下搅拌反应2～10小时，升高温度到30～40℃，再搅拌反应3～8小时；过滤并洗涤，得到预处理后的胶原纤维，用差热仪(DSC)测得热变性温度为75～81℃。(2)胶原纤维负载铁催化剂的制备将上述经预处理后水份含量为80％的胶原纤维100份加入到浓度为1mol/L的硫酸1～10份、浓度为1mol/L的甲酸1～10份、氯化钠2～10份和蒸馏水100～500份混合溶液中，混合溶液的pH为1.5～3.3，搅拌4～12小时后加入铁盐5～50份，在搅拌下于温度20～45℃反应1～8小时，在1～8小时内加入浓度为100～200g/L的碱溶液20～100份，再反应2～10小时；过滤并洗涤以除去未反应的铁盐，在温度40～70℃干燥12～24小时，得到胶原纤维负载铁催化剂；用差热仪(DSC)测得热变性温度为75～85℃。所得到的胶原纤维负载铁催化剂为非均相催化剂。该催化剂用于化工、冶金、纺织印染等工业所产生的有机废水的催化降解。本专利技术具有如下优点1、所制备的胶原纤维负载铁催化剂是将Fe(III)通过化学反应负载在胶原纤维上，该催化剂解决了Fe(III)的脱落问题，可以多次重复使用。2、胶原纤维为制革厂的固体废弃物，不仅原料来源丰富，而且实现了固体废弃物的资源化利用，变废为宝。3、胶原纤维经甲醛预处理后再负载铁制备的催化剂具有较好的化学稳定性。附图说明图1为催化降解过程中橙II的浓度变化C/C0为降解过程中橙II浓度与初始浓度之比实验条件(1)H2O2(5mM)+UV(4W)；(2)H2O2(5mM)+UV(8W)；(3)H2O2(5mM)+UV(4W)+催化剂(2.00g)；(4)H2O2(5mM)+UV(8W)+催化剂(2.00g)；(5)H2O2(5mM)+催化剂(2.00g)；(6)只有UV(8W)；(7)只有催化剂(2.00g)。图2为催化降解橙II过程中TOC的变化TOC总有机碳含量，TOCi开始时总有机碳含量，实验条件H2O2(5mM)，UV(8W)图3为催化剂的重复使用图4为催化降解孔雀石绿过程中孔雀石绿的浓度变化C/C0为降解过程中橙II浓度与初始浓度之比图5为双氧水用量对孔雀石绿催化降解的影响图6为催化剂使用前的红外光谱7为催化剂使用后的红外光谱图具体实施方式下面通过实施例对本专利技术进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本专利技术的内容作出一些非本质的改进和调整。实施例1 猪皮胶原纤维负载铁催化剂的制备方法1、胶原纤维的预处理选取制革厂未鞣制猪皮边角废料为原料，粉碎到粒度0.5～2mm，然后用蒸馏水充分洗涤除去硫酸钠，得到猪皮胶原纤维。将30g(湿重，水份含量80本文档来自技高网...

【技术保护点】
胶原纤维负载铁催化剂，其特征在于该催化剂的配方组分按重量计为：胶原纤维水份含量８０％１００份甲醛浓度３０～４０％３～４０份铁盐５～５０份硫酸浓度为１ｍｏｌ／Ｌ１～１０份甲酸 浓度为１ｍｏｌ／Ｌ１～１０份氯化钠２～１０份碱浓度为１００～２００ｇ／Ｌ２０～１００份其中胶原纤维为制革厂的未鞣制边角废料，经粉碎后平均粒径为０．５～２ｍｍ的粒状物，胶原纤维负载铁催化剂的热变性温 度为７５～８５℃。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：廖学品，石碧，唐睿，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]