本发明专利技术涉及铁酸镍复合天然矿石催化剂及其制备方法和应用。采用的技术方案是：将硝酸铁和硝酸镍混合，溶于去离子水中，调节pH至11‑12，再加入适量的天然矿石，将混合物转移到聚四氟乙烯反应罐，放置于高压反应釜中密闭，在微波消解仪中，于压力1.0‑2.0MPa下，微波水热反应10‑30min，反应物用去离子水洗至中性，过滤，干燥，得目标产物。本发明专利技术作为一种处理农药废水的新方法，具有降解效率高、降解速度快、成本低和无二次污染等优点。
Nickel ferrite composite natural ore catalyst, preparation method and application thereof
The invention relates to a nickel iron composite natural ore catalyst, a preparation method and an application thereof. The technical scheme is that the ferric nitrate and nickel nitrate mixture, dissolved in deionized water, adjusting the pH to 11 12, then add the right amount of natural ore, the mixture is transferred to Teflon reaction tank, placed in an autoclave to closed, in the microwave digestion instrument, in pressure 1 2.0MPa, microwave 10 30min hydrothermal reaction, reaction with deionized water to neutral, drying, filtering, target product. As a new method for treating pesticide wastewater, the present invention has the advantages of high degradation efficiency, quick degradation rate, low cost and no two pollution.
【技术实现步骤摘要】
铁酸镍复合天然矿石催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于催化降解领域，具体地涉及微波水热法制备的铁酸镍复合天然矿石催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
农药是重要的农业生产资料，对粮食生产和农业发展发挥着极为突出的作用。然而，农药利用率一般仅为10％，约有90％残留在环境中，进入大气、水体和土壤，并通过食物链进入动物和人体内，导致一些慢性疾病的产生，影响人类健康。农药大范围喷洒使得我国大部分水体受到了不同程度的污染。在新型农药中，有机磷农药具有种类多、使用方便、效率高等特点，而被广泛使用。随着农药除草剂使用量日益增长，大田杂草得以控制，但除草剂却成为了水资源污染的一大难题。农药的大多数组成成分，都很难被生物降解、毒性大、成分复杂，常规处理技术很难降解除草剂废水。甲基对硫磷(MP)(O,O-二甲基-O-(4－硝基苯基)硫代磷酸酯)，作为有机磷农药引进了农业市场，这类农药广泛应用在控制咀嚼和刺吸式昆虫对包括谷物，水果，蔬菜，观赏植物和棉织物等一系列农作物的破坏。它是导致环境污染有毒性的混合物，引起公众持续的关注，被世界卫生组织定义为“极端危险”的农药。寻找能够降解甲基对硫磷的方法，已在研究之列。现有的降解方法主要是物理法，化学法，物理化学法和生物法。然而应用这些已有方法许多问题仍然不能解决，如物理法再生性差，不能去除水中的胶体和疏水性物质；化学法对高COD处理效果差，耗能大，成本高，存在析氢或吸氧反应；物理化学法对高浓度废水，成本高；生物法微生物对营养物质、温度、pH值有一定要求，抗冲击能力差，适应性差，反应时间过长。此外，有机磷农药在逐步分解过程中，产生的中间物质比其本身更有害。因此，开发新技术或改进旧工艺处理是十分必要的。
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供一种降解速率快，成本低，没有中间产物生成和不会造成二次污染的铁酸镍复合天然矿石催化剂。本专利技术的另一目的是提供利用铁酸镍复合天然矿石催化剂降解有机污染物的方法。本专利技术是通过如下的技术方案实现的：一种铁酸镍复合天然矿石催化剂，由天然矿石与铁酸镍(NiFe2O4)复合制得。优选的，所述的天然矿石为海泡石、硅藻土或高岭土。更优选的天然矿石与NiFe2O4的摩尔比为1:7-11。铁酸镍复合天然矿石催化剂的制备方法，方法如下：将硝酸铁和硝酸镍混合，溶于去离子水中，调节pH至11-12，再加入适量的天然矿石，将混合物转移到聚四氟乙烯反应罐，放置于高压反应釜中密闭，在微波消解仪中，于压力1.0-2.0MPa下，微波水热反应10-30min，反应物用去离子水洗至中性，过滤，干燥，得目标产物。优选的，按摩尔比，Fe3+:Ni3+＝2:1。上述的铁酸镍复合天然矿石催化剂在降解有机污染物中的应用。优选的，所述的有机污染物为表面活性剂、有机农药和有机染料。方法如下：于含有有机污染物的溶液中加入上述的催化剂，于450-750W下，微波照射。优选的，有机污染物的浓度为5-25mg/L。微波降解技术的基本原理是，微波照射液体能使其中的极性分子高速旋转而产生热效应，同时改变体系的热力学函数，降低反应的活化能和分子的化学键强度。因此微波合成压力、合成时间、NiFe2O4与矿石的摩尔比，微波照射时间，催化剂用量和微波功率等因素对降解农药有很大的影响。本专利技术采用微波水热法得到的NiFe2O4/海泡石、NiFe2O4/硅藻土和NiFe2O4/高岭土纳米粒子催化剂，结合微波协同作用，降解有机磷农药。当微波照射时，NiFe2O4能强烈吸收微波，在其表面产生许多“热点”，这些“热点”温度很高，有机污染物与热点接触就能够被氧化分解。而NiFe2O4与矿石(海泡石、硅藻土、高岭土)的复合，能增强NiFe2O4对有机污染物的吸附能力，从而能有效利用催化剂表面的“热点”，提高有机农药的降解效果。此外，NiFe2O4有利于催化剂从溶液中分离而被再利用，矿石的加入可降低催化剂的成本。因此，本专利技术作为一种处理有机废水的新方法，具有降解效率高、速度快、成本低和无二次污染等优点，适合于大规模处理各种深度(透明或不透明)有机农药废水，可实现短时间快速彻底地降解有机磷农药。附图说明图1是不同条件下甲基对硫磷的UV-vis光谱。其中，a：甲基对硫磷；b：甲基对硫磷+微波；c：甲基对硫磷+NiFe2O4/高岭土；d：甲基对硫磷+NiFe2O4/海泡石；e：甲基对硫磷+NiFe2O4/硅藻土；f：甲基对硫磷+NiFe2O4/海泡石+MW；g：甲基对硫磷+NiFe2O4/硅藻土+MW；h：甲基对硫磷+NiFe2O4/高岭土+MW。具体实施方式实施例1NiFe2O4/海泡石催化剂将0.3636gFe(NO3)3·9H2O与0.1588gNi(NO3)3·6H2O混合溶于去离子水中，使摩尔比Fe3+:Ni3+＝2:1。然后，用NaOH调节pH至10-13，得NiFe2O4。按摩尔比，海泡石:NiFe2O4＝1:2-11，加入海泡石，将混合物转移到聚四氟乙烯反应罐，放置于高压反应釜中密闭。在微波消解仪中，于水热压力为0.5-2.0MPa，微波水热时间为10-40min。获得的沉淀物用去离子水冲洗数次至中性，过滤，在80℃下干燥3h，研磨，分别得到不同条件下制得的NiFe2O4/海泡石催化剂。实施例2NiFe2O4/硅藻土催化剂将0.3636gFe(NO3)3·9H2O与0.1588gNi(NO3)3·6H2O混合溶于去离子水中，使摩尔比Fe3+：Ni3+＝2:1。然后，用NaOH调节pH至10-13，得NiFe2O4。按摩尔比，硅藻土:NiFe2O4＝1:2-11，加入硅藻土，将混合物转移到聚四氟乙烯反应罐，放置于高压反应釜中密闭。在微波消解仪中，于水热压力为0.5-2.0MPa，微波水热时间为10-30min。获得的沉淀物用去离子水冲洗数次至中性，过滤，在80℃下干燥3h，研磨，分别得到不同条件下制得的NiFe2O4/硅藻土催化剂。实施例3NiFe2O4/高岭土催化剂将0.3636gFe(NO3)3·9H2O与0.1588gNi(NO3)3·6H2O混合溶于去离子水中，使摩尔比Fe3+：Ni3+＝2:1。然后，用NaOH调节pH至10-13，得NiFe2O4。按摩尔比，高岭土:NiFe2O4＝1:2-11，加入高岭土，将混合物转移到聚四氟乙烯反应罐，放置于高压反应釜中密闭。在微波消解仪中，于水热压力为0.5-2.0MPa，微波水热时间为10-30min。获得的沉淀物用去离子水冲洗数次至中性，过滤，在80℃下干燥3h，研磨，分别得到不同条件下制得的NiFe2O4/高岭土催化剂。实施例4催化剂对降解有机农药的影响微波(MW)降解方法如下：量取25.0mL的甲基对硫磷溶液(10mg/L甲基对硫磷)，分别加入不同条件下制得的催化剂粉末3.2g/L(NiFe2O4/海泡石、NiFe2O4/硅藻土和NiFe2O4/高岭土)混合，用750W，2450MHz的微波照射3.0min。冷却至室温，过滤，在200-800nm测定其紫外光谱。取278nm处的吸光度计算甲基对硫磷的降解率。降解率(％)＝(C0–C)/C0×100％其中，C0：原液的浓度；C：样品的浓度(一)NiFe2O4和天然矿石不同摩尔比对甲基对硫磷降解率的影响调节溶液本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种铁酸镍复合天然矿石催化剂，其特征在于，由天然矿石与铁酸镍NiFe
【技术特征摘要】
1.一种铁酸镍复合天然矿石催化剂，其特征在于，由天然矿石与铁酸镍NiFe2O4复合制得。2.根据权利要求1所述的铁酸镍复合天然矿石催化剂，其特征在于，所述的天然矿石为海泡石、硅藻土或高岭土。3.根据权利要求1所述的铁酸镍复合天然矿石催化剂，其特征在于，天然矿石与NiFe2O4的摩尔比为1:7-11。4.权利要求1、2或3所述的铁酸镍复合天然矿石催化剂的制备方法，其特征在于，方法如下：将硝酸铁和硝酸镍混合，溶于去离子水中，调节pH至11-12，得NiFe2O4，再加入适量的天然矿石，将混合物转移到聚四氟乙烯反应罐，放置于高压反应釜中密闭，在微波消解仪中，于水热压力1.0...
【专利技术属性】
技术研发人员：张朝红，田方圆，王君，刘逸伦，孙意忱，纪剑峰，富璐，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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