一种六方纳米棒聚合纳米球芬顿水处理催化剂、制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂、制备方法和应用，该多相芬顿水处理催化剂的制备方法包括以下步骤：S1：称取醋酸锌溶解于异丙醇中；S2：待醋酸锌溶解完毕后，分别加入硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴；S3：溶解后加入适量的去离子水、对苯二胺和聚乙烯亚胺，并用氨水调节pH，充分搅拌使混合均匀得到混合溶液；S4：混合溶液转入高压釜中进行水热反应，后用去离子水和无水乙醇交替洗涤，烘干后即得到目标催化剂。本发明专利技术的催化剂具有特殊的六方纳米棒聚合纳米球结构，与过氧化氢联用活性好，其与过氧化氢联用可降解水中污染物，具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种六方纳米棒聚合纳米球芬顿水处理催化剂、制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及催化剂技术以及污水处理领域，具体为一种六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]随着石油化工、农药、医药等产业的高速发展，各种未经处理或处理不达标的废水直接排入了地表水体，导致了严重的水污染，并且新型的污染物种类层出不穷。近年来，新型污染物由于其环境中浓度较高以及使用传统方式难以完全去除而越来越被重视。为响应国家政策，许多科研学者致力于研究通过活化H2O2等过氧化物构建类芬顿反应系统以产生活性氧物种来降解新型污染物。以此为基础，作者开发了一种新型多相类芬顿催化剂。
[0003]传统的芬顿法是利用Fe
2+
活化H2O2产生高活性的
·
OH，Fe
2+
来源广泛且价格便宜，同时具有很好的活化效果。但是，Fe
2+
活化H2O2需要在酸性条件反应，并且产生的Fe
3+
在pH大于3.5时会形成氢氧化物沉淀，产生大量的铁泥，为后续的处理带来不便。在此，基于不产生二次污染并且保持较高的催化活性的目的，本文专利技术了一种六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂及其制备方法和应用。该催化剂的制备方法简单，在中性条件下有优异的催化活性，并且反应后易于从溶液中分离，对于多种新型污染物都有很好的去除效果。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂及其制备方法和应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0007]S1：称取醋酸锌溶解于异丙醇中，醋酸锌的异丙醇溶液浓度为0.1～0.2mol/L，水浴加热使其溶解；
[0008]S2：待醋酸锌溶解完毕后，分别加入硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴，硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴的摩尔数之比为10:1:1～20:1:1，醋酸锌和硝酸锌的摩尔数之比为4:1～5:1；
[0009]S3：溶解后加入适量的去离子水、对苯二胺和聚乙烯亚胺，并用氨水调节pH，充分搅拌使混合均匀，其中，去离子水为10～50mL，对苯二胺和硝酸锌的摩尔数之比为1:1，聚乙烯亚胺浓度为50～100mg/L，溶液pH调节至9～11；
[0010]S4：混合均匀后转入高压釜中进行水热反应，后用去离子水和无水乙醇交替洗涤，烘干后即得到目标催化剂，其中高压釜水热反应的反应温度为180～220℃，反应时间为8～10h，最后得到六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂。
[0011]优选地，步骤S1所述水浴加热的温度为60～80℃。
[0012]更优选地，步骤S1所述醋酸锌的异丙醇溶液浓度为0.15mol/L，水浴加热的温度为
70℃。
[0013]优选地，步骤S2所述硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴的摩尔数之比为15:1:1，醋酸锌和硝酸锌的摩尔数之比为4:1。
[0014]优选地，步骤S3所述去离子水为50mL，聚乙烯亚胺浓度为100mg/L，溶液pH调节至 10。
[0015]优选地，步骤S4所述反应温度为200℃，反应时间为9h。
[0016]第二方面，本专利技术还提供了上述六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂的制备方法制得的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂。
[0017]第三方面，本专利技术还提供了上述六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂的应用，将其用于处理水中有机污染物，包括如下步骤：
[0018]将上述合成的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂以及H2O2投入pH为3.9～9.8 的有机污染物溶液中，恒温35～40℃，连续搅拌至有机污染物降解。
[0019]优选地，所述恒温温度为35℃。
[0020]优选地，所述的有机污染物包括双酚A、2
‑
氯苯酚、环丙沙星、苯妥英以及磺胺甲恶唑中的一个或多个。
[0021]上述的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂与过氧化氢联用时，会产生大量的活性氧物种(羟基自由基、超氧自由基)，最终也可以应用在除了水处理以外的其他领域。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术的催化剂具有特殊的六方纳米棒聚合纳米球结构，属固体类多相催化剂，易制得，易分离；且与过氧化氢联用活性好，使用方便，故而具有很好的应用前景。
[0024]2、本专利技术的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂与过氧化氢联用时，pH响应范围宽，在反应过程不需考虑pH问题，在酸性、中性以及碱性条件下，对于难生物降解的有机污染物的降解都具有很好的去除效果，并且在反应过后的溶液接近中性，因此不会产生酸性/碱性废水等二次污染的问题。
[0025]3、本专利技术的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂具有良好的稳定性、可重复性，可以长期应用于实际污染水体的处理。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
[0027]图1为实施例1制备得到六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂的SEM图。
[0028]图2为实施例1制备得到六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂对多种有机污染物的去除效果图。
[0029]图3为实施例1制备得到六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂在不同pH溶液下对环丙沙星的去除效果图。
[0030]图4为实施例1制备得到六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂在不同pH
溶液下对环丙沙星去除过程中的溶液pH变化趋势图。
[0031]图5为实施例1制备得到六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂的循环稳定性效果图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案及其技术效果更加清晰，下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步详细的说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0033]实施例中所用试剂如无特殊说明均可从市场常规购得。
[0034]实施例1
[0035]参见附图1
‑
5，本实施例提供的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0036]S1：配制浓度为0.15mol/L醋酸锌的异丙醇溶液，于70℃水浴加热使其溶解；
[0037]S2：待醋酸锌溶解完毕后，分别加入硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴，其中硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴的摩尔数之比为15:1:1，醋酸锌:硝酸锌的摩尔数之比为4:1；
[0038]S3：溶解后分别加入50mL去离子水，与硝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：称取醋酸锌溶解于异丙醇中，醋酸锌的异丙醇溶液浓度为0.1～0.2mol/L，采用水浴加热使其溶解；S2：待醋酸锌溶解完毕后，分别加入硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴，硝酸锌、硝酸铜与硝酸钴的摩尔数之比为10:1:1～20:1:1，醋酸锌与硝酸锌的摩尔数之比为4:1～5:1；S3：硝酸锌、硝酸铜和硝酸钴溶解后，加入去离子水、对苯二胺和聚乙烯亚胺，并用氨水调节pH，充分搅拌使混合均匀得到混合溶液，其中，去离子水为10～50mL，对苯二胺和硝酸锌的摩尔数之比为1:1，聚乙烯亚胺浓度为50～100mg/L，溶液pH调节至9～11；S4：混合溶液混合均匀后转入高压釜中进行水热反应，后用去离子水和无水乙醇交替洗涤，烘干后即得到目标催化剂，其中高压釜水热反应的反应温度为180～220℃，反应时间为8～10h，最后得到六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂。2.如权利要求1所述的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤S1中采用60～80℃水浴加热使醋酸锌溶解于异丙醇中。3.如权利要求1
‑
2任一所述的六方纳米棒聚合纳米球多相芬顿水处理催化剂制备方法，其特征在于，所述步骤S1中醋酸锌的异丙醇溶液浓度为0.15mol/L，水浴加热的温度为70℃。4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕来，孙英涛，胡春，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：