强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法和应用技术

本发明专利技术属于催化材料及应用技术领域，具体涉及一种强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法和应用，先将铈盐水溶液和烧碱/柠檬酸三钠混合水溶液混合，然后加入活性白土，混合搅拌后加入反应釜中，110

【技术实现步骤摘要】
强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法和应用

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[0001]本专利技术属于催化材料及应用
，具体涉及一种强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法和应用，采用水热法制备的活性白土复合材料具有氧化物酶性质，能够作为纳米酶降解废水中的有机物。

技术介绍
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[0002][0003]许多工厂产生的母液废水具有pH低，有机物含量高，色度高的特点，目前处理公司母液废水的方法是先用活性炭简单脱色，然后用氢氧化钙中和后混合物进入臭氧催化氧化脱色并去除有机物，由于废水中石膏含量较高导致曝气器堵塞，臭氧利用效率较低，所以需要一种在强酸性条件下进行高效催化氧化脱色去除有机物的先进技术来解决这个问题。
[0004]膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土类矿物，因其具有独特的片层结构及较好的离子交换性能，在环保领域有着广泛的应用前景。由膨润土酸化改性制备的氢型膨润土，即活性白土，具有比表面积大、孔道结构良好等优点，在吸附领域具有广泛的应用。
[0005]稀土元素Ce因自身具有独特的内层4f轨道电子结构而能够产生多种形式的电子云﹐使其具有独特的物理、化学性能，可作为发光材料、催化剂、抛光剂、紫外吸收剂等应用在各行各业。近年来,CeO2在催化治理环境污染方面效果卓著，CeO2可将环境中难以分解的有机物分解为CO2和H2O等无机物﹐且不产生二次污染。
[0006]因此，活性白土在废水处理方面的应用日益广泛。加之我国膨润土资源量丰厚、开采成本低，膨润土的改性和活化方法相对简单，容易再生等特点，大力研究膨润土加工及应用技术以及在水处理方面的应用，具有很高的开发价值和现实意义。但目前为止，还未有报道将活性白土材料作为纳米酶用于降解水中污染物。

技术实现思路
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[0007]本专利技术的目的是为了克服现有技术的缺陷，提供了一种在强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法和应用，利用活性白土复合材料在强酸性条件下具有氧化物酶的性质，能够快速有效的降解污水中有机物。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供一种强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法，具体步骤包括：
[0009](1)将铈盐水溶液和烧碱/柠檬酸三钠水溶液混合，搅拌30分钟，然后加入0.3
‑
0.9g活性白土，混合搅拌后加入反应釜中，110℃～130℃下加热24小时；
[0010](2)将反应后的溶液离心，洗涤，烘干，粉碎，制得强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料。
[0011]所述铈盐水溶液是将0.3
‑
0.9g铈盐溶解于10mL纯净水中制得；烧碱/柠檬酸三钠水溶液是将1.6
‑
4.8g烧碱和1.6
‑
4.8g柠檬酸三钠同时溶解于40mL纯净水中制得。
[0012]所述铈盐为硝酸铈。
[0013]步骤(2)中离心速度为5000
‑
9000rpm，离心时间为5
‑
15分钟；烘干温度为60℃。
[0014]本专利技术还提供所述制备方法制备的活性白土复合材料。
[0015]所述活性白土复合材料的主要成分为活性白土和铈。
[0016]本专利技术还提供所述活性白土复合材料在降解强酸废水中染料和有机物的应用。
[0017]所述有机物为苯胺、罗丹明B和甲基橙。本专利技术与现有技术相比，有以下优点：
[0018](1)相对与其他方法，本专利技术制备的活性白土复合材料在强酸性条件下具有高催化活性，具有可长期储存，对恶劣环境的耐受性高和可调节催化活性等优点；
[0019](2)该活性白土复合材料用于降解有机物的方法绿色简单，能够实现对酸性污水中有机物的快速降解；可以在公司出厂母液废水中添加，作为一种前处理剂，不用对pH进行调节，降低后续污水处理厂处理成本；
[0020](3)活性白土复合材料具有较小的尺寸和较多的表面氧缺陷，使其具有更多活性位点，能更好的利用纳米酶的性质降解水体环境中的有机物。
[0021]综上，本专利技术通过一步法制备的活性白土复合材料具有氧化物酶活性，并可将其应用于降解有机物，有机物降解效果良好且对人体无害；制备方法简单，整个过程绿色无污染，应用环境友好，市场前景广阔。
附图说明：
[0022]图1为本专利技术涉及的活性白土复合材料的制备原理示意图。
[0023]图2为本专利技术涉及的活性白土复合材料的扫描电镜(SEM)图。
[0024]图3为本专利技术涉及的活性白土复合材料的电子能谱扫描(EDS)图。
[0025]图4为本专利技术涉及的活性白土复合材料的X涉嫌衍射(XRD)图(A)、稀土铈的X射线光电子能谱仪(XPS)图(B)和活性白土复合材料的X射线光电子能谱仪(XPS)图(C)。
[0026]图5为本专利技术涉及的活性白土复合材料的BET(氮气吸脱附曲线)表征图。
[0027]图6为本专利技术涉及的活性白土复合材料的电子顺磁共振(EPR)图(A)、扫描电子自旋共振(ESR)图(B)、傅立叶变换红外吸收光谱(FTIR)图(C)。
[0028]图7为本专利技术涉及的活性白土复合材料的在强酸和弱酸条件下酶活性的测试结果示意图，其中A为强酸pH＝1，B为弱酸pH＝4。
[0029]图8为本专利技术涉及的活性白土复合材料在水中降解罗丹明B和甲基橙的效果图。
[0030]图9为专利技术涉及的活性白土复合材料对于有机物的降解率实验结果示意图，其中A是罗丹明B，B是甲基橙，C是苯胺。
具体实施方式：
[0031]下面通过实施例并结合附图对本专利技术进一步说明。
[0032]实施例1：
[0033]本实施例涉及一种降解有机物的活性白土复合材料的制备方法，以膨润土为原料，经无机酸化处理，再经水漂洗、干燥，然后加入铈盐用原位沉淀法合成，制备具体步骤如下：
[0034](1)用电子天平准确称取0.3g铈盐晶体放入25mL烧杯中，加入10mL纯净水中，充分
搅拌使其完全溶解；
[0035](2)用电子天平以重量比1：1称取1.6g烧碱和柠檬酸三钠放入100mL烧杯中，加入 40mL纯净水，充分搅拌使其溶解；
[0036](3)将完全溶解的铈盐水溶液逐滴加入烧碱和柠檬酸三钠的混合溶液中，搅拌均匀后加入0.3g活性白土，使溶液和活性白土充分接触后转移至反应釜中；
[0037](4)将反应釜放到烘箱中，在110℃下加热24h；
[0038](5)将反应完的样品取出，离心，离心速度为5000rpm，离心时间为15分钟；然后用水和乙醇交替洗涤6次，在电热鼓风干燥机中60℃烘干，研磨粉碎，即获得降解有机物的活性白土复合材料。
[0039]所述铈盐为硝酸铈。
[0040]所述活性白土的制备方法为：(1)称取一定数量的膨润土放入250mL锥形瓶中，以固液质量比1:3加入质量百分比浓度为15％的浓硫酸水溶液，在90℃下酸化2小时；
[0041](2)将酸化后的材料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：(1)将铈盐水溶液和烧碱/柠檬酸三钠水溶液混合，搅拌30分钟，然后加入活性白土，混合搅拌后加入反应釜中，110℃～130℃下加热24小时；(2)将反应后的溶液离心，洗涤，烘干，粉碎，制得强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料。2.根据权利要求1所述的强酸条件下降解有机物的活性白土复合材料的制备方法，其特征在于，铈盐水溶液是将0.3
‑
0.9g铈盐溶解于10mL纯净水中制得；烧碱/柠檬酸三钠水溶液是将1.6
‑
4.8g烧碱和1.6
‑
4.8g柠檬酸三钠同时溶解于40mL纯净水中制...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛玉生，许元红，张弓，吴天明，
申请(专利权)人：青岛大学，
类型：发明
国别省市：