本发明专利技术涉及一种铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，其结构为，铁黄填充在碳化木的孔隙中；其中，碳化木是亲水的。本发明专利技术还涉及上述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的制备方法和应用。其有益效果在于：(1)设计合成了一种新型木材衍生的铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，其中，铁黄为纳米尺寸，在碳化木的孔隙中显示了良好的负载及分散性，暴露了更多的铁黄催化位点，从而显示了较好的芬顿催化活性；(2)木材碳化后微观结构不变，仍可以保持较好的机械强度，可根据需要进行裁剪，具有方便加工的特性，可以制成铁黄/碳化膜，用于流动污水处理；(3)本发明专利技术所采用的原料廉价、简单易得，制备过程简便。制备过程简便。
【技术实现步骤摘要】
一种铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂和制备方法及其应用
[0001]本专利技术涉及芬顿催化剂领域，特别地涉及一种铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂和制备方法及其应用。
技术介绍
[0002]1894年Henry J.Fenton报道了Fe
2+
能够活化H2O2氧化降解酒石酸，开启了芬顿化学的大门。Fe
2+
和H2O2的组合称为芬顿试剂，Fe
2+
与H2O2组合的反应称为芬顿反应。1964年，加拿大学者Eisenhaner首次将芬顿反应应用到水处理中。芬顿降解污染物的机理为：Fe
2+
被H2O2氧化成Fe
3+
，在这个过程中就会产生具有强氧化性的羟基自由基，生成的羟基自由基可以把有机物氧化，达到降解有机物的目的。在上述过程中伴随着生成Fe
3+
，由于过氧化氢的存在，Fe
3+
可以再重新被还原成Fe
2+
。传统均相Fenton法具有反应快，易操作，成本低等优点，但同时也存在反应条件严苛(pH≈3)、催化剂难回收及反应后产生铁泥等问题，制约着芬顿氧化技术的广泛应用。鉴于传统芬顿处理技术在实际应用中的这些缺点，非均相类芬顿技术可以解决均相芬顿技术存在的上述问题，受到越来越多的关注。过渡金属氧化物都可以作为多相催化剂来活化H2O2。由于低成本、低毒性和良好的活性，铁基材料如羟基氧化铁、氧化铁或铁的复合氧化物作为芬顿催化剂被广泛研究。Fe
2+
/H2O2类AOPs主要过程如下方程式所示：
[0003]Fe
2+
+H2O2→
Fe
3+
+OH
‑
+
·
OH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0004]Fe
3+
+H2O2→
Fe
3+
+
·
O2H+H
+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0005]Fe
3+
+
·
O2H
→
Fe
2+
+O2+H
+
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0006]然而，通过表面改性、形貌控制或固定在适当的载体上，这些材料的催化性能仍有很大的提高空间。因此，合理设计催化剂的形貌结构是实现高催化活性的一个有效策略。除了高效外，低成本、方便回收利用也是非常重要的，在实际工业应用中不可忽视。木材作为一种资源丰富、使用方便的材料，最近受到广泛关注。受木材的启发，具有开放的细长微通道的三维分层多孔结构材料是一种理想的多孔载体，它可容纳较多活性组分，制成块状催化剂，实现废水处理的快速、方便回收。
[0007]因此，亟需找到一种技术方案，来实现上述构想。
技术实现思路
[0008]本专利技术设计合成了木材衍生的块状的铁黄/碳化膜作为新型芬顿催化剂，用于构成处理流动污水的过滤装置的核心部分。
[0009]本专利技术的一个目的在于提供一种铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，通过以下技术方案得以实现：
[0010]一种铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，其特征在于，所述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的结构为，铁黄填充在碳化木的孔隙中；
[0011]其中，碳化木是亲水的。
[0012]进一步地，所述铁黄和碳化木的质量比为0.13
‑
0.20:1。
[0013]进一步地，所述碳化木的孔隙包括小孔径和大孔径，所述小孔径的平均孔径为5
‑
15μm；所述大孔径的平均孔径为30
‑
70μm。
[0014]本专利技术的另一个目的在于提供上述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的制备方法，其包括如下步骤：
[0015]S1.碳化木的制备：将木材切片、洗涤、干燥，然后在惰性环境下碳化，得到碳化产物，然后对碳化产物进行亲水化处理，得到碳化木；
[0016]S2.将铁盐的水合物溶于水中形成溶液，然后将碳化木加入到所述溶液中，然后加热；最后烘干，得到铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂。
[0017]进一步地，所述铁盐的水合物为氯化铁水合物。
[0018]进一步地，步骤S1中所述木材选自椴木、松木或白杨木。
[0019]进一步地，步骤S1中将木材切片后，所得切片的尺寸为10
×
20
×
50
‑
50
×
50
×
10mm。
[0020]进一步地，步骤S1中所述亲水化处理，是采用过硫酸铵溶液对碳化产物进行湿式氧化处理。
[0021]进一步地，步骤S1中所述碳化的温度为900
‑
1000℃。
[0022]本专利技术的另一个目的在于提供上述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂在芬顿反应中的应用。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024](1)设计合成了一种新型木材衍生的铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，其中，铁黄为纳米尺寸，在碳化木的孔隙中显示了良好的负载及分散性，暴露了更多的铁黄催化位点，从而显示了较好的芬顿催化活性；
[0025](2)木材碳化后微观结构不变，仍可以保持较好的机械强度，可根据需要进行裁剪，具有方便加工的特性，可以制成铁黄/碳化膜，用于流动污水处理；
[0026](3)本专利技术所采用的原料廉价、简单易得，制备过程简便。
附图说明
[0027]图1示出了：(a)实施例1中的天然椴木的扫描电子显微镜(SEM)图像；(b)碳化木的扫描电子显微镜(SEM)图像；
[0028]图2为实施例1中制备而成为铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的X
‑
射线衍射(XRD)谱图；
[0029]图3为实施例1中制备而成的铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的扫描电子显微镜(SEM)图像；
[0030]图4为实施例1中制备而成的铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的透射电子显微镜(TEM)图像；
[0031]图5示出了自制过滤装置的具体搭建方法：(a)制备的铁黄/碳化木复合芬顿催化膜在常压下进行亚甲基蓝流动污水处理的图像；(b)铁黄/碳化木复合芬顿催化膜在真空辅助下进行亚甲基蓝流动污水处理的图像。
[0032]图6为实施例1中制备而成的铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂进行流动污水处理的
紫外
‑
可见分光光度法测试亚甲基蓝污水去除前后的浓度对比图像；
具体实施方式
[0033]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。
[0034]本专利技术实施例中所采用的湿式氧化处理的具体条件为：将碳化木在1.0M酸性过硫酸铵溶液中浸泡本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，其特征在于，所述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的结构为，铁黄填充在碳化木的孔隙中；其中，碳化木是亲水的。2.根据权利要求1所述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，其特征在于，所述铁黄和碳化木的质量比为0.13
‑
0.20:1。3.根据权利要求1所述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂，其特征在于，所述碳化木的孔隙包括小孔径和大孔径，所述小孔径的平均孔径为5
‑
15μm；所述大孔径的平均孔径为30
‑
70μm。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.碳化木的制备：将木材切片、洗涤、干燥，然后在惰性环境下碳化，得到碳化产物，然后对碳化产物进行亲水化处理，得到碳化木；S2.将铁盐的水合物溶于水中形成溶液，然后将碳化木加入到所述溶液中，然后加热；最后烘干，得到铁黄/碳化木复合膜芬顿催化剂。5.根据权利要求4所述铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏红，刘潇宇，鲁福身，刘铭恩，杨文欣，
申请(专利权)人：汕头大学，
类型：发明
国别省市：
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