一种杂多酸复合催化剂材料H3PW制造技术

本发明专利技术公开了一种杂多酸复合催化剂材料H3PW

【技术实现步骤摘要】
一种杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN及其制备方法和应用


[0001]本专利技术应用于环境工程领域，具体涉及一种杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]长久以来，20世纪30年代末，有机农药由于其较高的杀虫率，替代了无机农药广泛应用于农业生产过程中。有机农药可分为有机氯农药、有机磷农药、有机氮农药、有机硫农药。即使依靠环境的自降解作用也无法将有机农药降解到相关环境标准，农药的残留会导致多种环境污染问题。有机农药易使生物畸形，和基因突变，有些会造成生物体内分泌紊乱。长久以往，对人们生产生活产生巨大的危害。因此为了降解日常水体中微量的有机农药，防止生物富集和人体摄入，我们专利技术出了一种杂多酸负载型催化剂，将其催化双氧水产生羟基自由基来应对这些问题。
[0003]日常农业废水中的有机农药的浓度较低，传统工艺如生化法只能处理污染物浓度较高废水，对于可生化性差的低浓度农业废水处理效果差。由此需要运用相关深度处理工艺处理含有机农药的废水，利用工艺方法将污染物降到生活饮用水卫生标准(最新《生活饮用水卫生标准》中相关有机农药浓度不能超过0.0001mg/L)之下。常见处理低浓度有机废水的处理工艺有臭氧氧化，芬顿处理，活性材料吸附，光催化处理等。利用臭氧氧化技术处理微量的污染物时其气液传质效率，需要另设尾气处理装置。活性吸附材料吸附效果好，价格廉价，但重复利用率低，需及时更换材料来维持稳定的去除效率，相比来说利用催化剂降解处理是最理想的方法。我们专利技术的这一种杂多酸负载聚苯胺催化剂对比同等类型的催化剂优势在于催化剂投加量低，稳定性好，反应过程中组分不易析出，对环境友好，减少了双氧水投加量，降低了二次污染风险，综合处理成本低。采用的杂多酸-芬顿氧化能够充分降解有机农药，达到较高的矿化率。
[0004]由此根据这一点开发杂多酸负载聚苯胺催化剂降含有有机农药的废水，处理效果更佳。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种杂多酸负载聚苯胺降解有机农药的方法，利用H3PW
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负载于机聚合物载体(聚苯胺)上制备成杂多酸催化剂材料H3PW
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/PAN，活化双氧水降解有机农药。
[0006]本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：
[0007]一种杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN的制备方法，包含以下步骤：
[0008](1)聚苯胺合成：取苯胺溶液加入至0.1mol/L的稀HCl中，制备成混合溶液一，将过硫酸胺溶解于0.1mol/L的稀HCl中冷藏，为混合溶液二，将混合溶液二缓慢滴加入混合溶液一中，冰浴磁力搅拌，滴加结束后常温磁力搅拌，搅拌结束后用水和甲醇交替抽滤洗涤至中
性，然后真空干燥，收集备用；
[0009](2)催化剂合成：将磷钨酸与聚苯胺按一定比例混合，然后将混合物和甲醇按比例混合，在磁力搅拌下加热回流6h，结束后自然冷却，取出后水洗至中性并真空干燥得所述的杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN。
[0010]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(1)中所述的苯胺与0.1mol/L的稀HCl的体积比为1:300～1200。
[0011]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(1)中所述的过硫酸胺和0.1mol/L的稀HCl的质量体积比为1:20～80(g/ml)。
[0012]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(1)中所述的混合溶液二5℃冷藏20～60min；所述的溶液滴加速率为20～50ml/h，常温磁力搅拌时间为8～24h；所述的甲醇和水交替水洗次数为1～6次，60℃真空干燥3～8h。
[0013]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(2)中所述的磷钨酸与聚苯胺的质量比为1：0.5～6，固体混合物与甲醇的质量体积比为1:10～35(g/ml)。
[0014]作为本专利技术的一种优选实施方式，步骤(2)中所述的混合物的回流温度为60～110℃，回流时间为3～10h。
[0015]按照本专利技术所述的制备方法制备得到的杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN。
[0016]本专利技术所述的杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN在降解有机农药中的应用；优选在活化双氧水降解有机农药中的应用。
[0017]一种降解有机农药的方法，其特征在于向含有机农药污染物溶液中投加本专利技术所述的杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN，并同时投加适量的双氧水，200～300rpm速率下室温震荡反应0.5～2h。
[0018]其中，所述的H3PW
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/PAN与污染物溶液的质量体积比为1:1000～4000(g/ml)；所述的投加的双氧水初始浓度为10～50mmol/L，污染物溶液中有机农药范围为5～50μg/L。
[0019]检测本专利技术提供的方法测定溶液中有机农药的浓度：
[0020]将反应后的废水经孔径为0.45μm水系滤膜过滤，并在液相瓶中提前加入15μL的淬灭剂，其中内分泌干扰物浓度采用液相色谱法测定，测定结果表明该催化剂对有机农药的去除率能达到80.2％～91.6％；
[0021]本专利技术中，杂多酸在双氧水体系中深度处理有机农药，利用芬顿反应产生的羟基自由基对有机农药进行降解其主要创新归结于以下几点：
[0022](1)H3PW
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/PAN材料具备较高的催化活性和强氧化性，在芬顿体系中能加速羟基自由基产生，提高反应速率；
[0023](2)H3PW
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/PAN自身具备丰富的孔道结构和氧化性，由此达到吸附催化双功能作用；
[0024](3)H3PW
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/PAN是一种环境友好型催化剂，无一般酸催化剂的反应腐蚀问题、污染问题，可重复利用；
[0025](4)常温反应过程中反应速率快，不会产生酸腐蚀和环境污染问题，材料回收后，可重复利用。
[0026]与现有技术相比，本专利技术构建H3PW
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/PAN/H2O2体系能够提高有机农药的降解效率，矿化率高，解决日常处理污染物不达标的问题，同时降低处理能耗，降低处理成本，提高
重复利用率，减少二次污染，十分适宜处理低浓度有机农药废水。
附图说明
[0027]图1材料H3PW
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/PAN表征SEM图
具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN的制备方法，其特征在于包含以下步骤：(1)聚苯胺合成：取苯胺溶液加入至0.1mol/L的稀HCl中，制备成混合溶液一，将过硫酸胺溶解于0.1mol/L的稀HCl中冷藏，为混合溶液二，将混合溶液二缓慢滴加入混合溶液一中，冰浴磁力搅拌，滴加结束后常温磁力搅拌，搅拌结束后用水和甲醇交替抽滤洗涤至中性，然后真空干燥，收集备用；(2)催化剂合成：将磷钨酸与聚苯胺按一定比例混合，然后将混合物和甲醇按比例混合，在磁力搅拌下加热回流6h，结束后自然冷却，取出后水洗至中性并真空干燥得所述的杂多酸复合催化剂材料H3PW
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/PAN。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述的苯胺与0.1mol/L的稀HCl的体积比为1:300～1200。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的过硫酸胺和0.1mol/L的稀HCl的质量体积比为1:20～80(g/ml)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的混合溶液二5℃冷藏20～60min；所述的溶液滴加速率为20～50ml/h，常温磁力搅拌时间为8～24h；所述的甲醇和水交替水洗次数为1～6次，60℃真空干燥3～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：武海霞，刘壁铭，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：