公布日：2023.09.29
申請(qǐng)日：2023.06.06
分類號(hào)：B01J23/889(2006.01)I;C02F1/72(2023.01)I;B01J35/10(2006.01)I;C02F103/36(2006.01)N;C02F103/18(2006.01)N;C02F101/10(2006.01)N
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑、制備方法及應(yīng)用。所述催化劑由含鐵化合物和含錳化合物復(fù)合而成，鐵錳比為1/10―10；所述催化劑具有針尖狀與片狀交織的結(jié)構(gòu)，任一成分過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致其中一種結(jié)構(gòu)的消失。采用共沉淀的制備方法，所述催化劑在70℃常壓的條件下，通入空氣，催化空氣形成活化氧來(lái)氧化含硫廢水。本發(fā)明的催化劑原料來(lái)源豐富，成本低廉，污染小，環(huán)境友好，具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值；還具有反應(yīng)條件溫和、避免高溫高壓反應(yīng)造成資源浪費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑，其特征在于，所述催化劑由含鐵化合物和含錳化合物復(fù)合而成，鐵錳比為1/10―10；所述催化劑具有針尖狀與片狀交織的結(jié)構(gòu)，任一成分過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致其中一種結(jié)構(gòu)的消失。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑，其特征在于，所述催化劑前驅(qū)體中的含鐵化合物為亞鐵，包括氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵；所述含錳化合物中的錳為二價(jià)錳，包括硫酸錳、硝酸錳、醋酸錳、氯化錳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑，其特征在于，所述催化劑活性組分為Mn3O4、Fe3O4、Fe2O3。
4.一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑的制備方法，其特征在于，采用共沉淀的制備方法，包括以下步驟：步驟1：將含鐵化合物和含錳化合物的前驅(qū)體加入去離子水并混合均勻，在磁力攪拌機(jī)上邊攪拌邊緩慢滴加堿溶液，調(diào)節(jié)溶液PH至11-13；步驟2：將溶液在60-90℃的恒溫干燥箱中靜置陳化18-24h，陳化后的溶液抽濾并用去離子水洗滌，得到沉淀；步驟3：沉淀轉(zhuǎn)移至坩堝中，于100-110℃下烘干8-12h；步驟4：所得固體在馬弗爐中空氣氣氛下200-500℃焙燒1-4h；步驟5：碾磨篩分為20-40目的顆粒，即得鐵錳復(fù)合催化劑FeMnOx。
5.一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑的應(yīng)用，其特征在于，所述催化劑在70℃常壓的條件下，通入空氣，催化空氣形成活化氧來(lái)氧化含硫廢水，并且在催化氧化完成后通過(guò)外加磁場(chǎng)使得催化劑從溶液中被分離回收；再生后重復(fù)使用。
發(fā)明內(nèi)容
為實(shí)現(xiàn)低溫常壓條件下空氣高效催化氧化含硫廢水的發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑及制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑，所述催化劑由含鐵化合物和含錳化合物復(fù)合而成，鐵錳比為1/10―10；所述催化劑具有針尖狀與片狀交織的結(jié)構(gòu)，任一成分過(guò)量都會(huì)導(dǎo)致其中一種結(jié)構(gòu)的消失。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述催化劑前驅(qū)體中的含鐵化合物為亞鐵，包括氯化亞鐵、硫酸亞鐵、硝酸亞鐵；所述含錳化合物中的錳為二價(jià)錳，包括硫酸錳、硝酸錳、醋酸錳、氯化錳。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，所述催化劑活性組分為Mn3O4、Fe3O4、Fe2O3。
一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑的制備方法，采用共沉淀的制備方法，包括以下步驟：步驟1：將含鐵化合物和含錳化合物的前驅(qū)體加入去離子水并混合均勻，在磁力攪拌機(jī)上邊攪拌邊緩慢滴加堿溶液，調(diào)節(jié)溶液PH至11-13；步驟2：將溶液在60-90℃的恒溫干燥箱中靜置陳化18-24h，陳化后的溶液抽濾并用去離子水洗滌，得到沉淀；步驟3：沉淀轉(zhuǎn)移至坩堝中，于100-110℃下烘干8-12h；步驟4：所得固體在馬弗爐中空氣氣氛下200-500℃焙燒1-4h；步驟5：碾磨篩分為20-40目的顆粒，即得鐵錳復(fù)合催化劑FeMnOx。
一種用于含硫廢水處理的可回收催化劑的應(yīng)用，所述催化劑在70℃常壓的條件下，通入空氣，催化空氣形成活化氧來(lái)氧化含硫廢水，并且在催化氧化完成后通過(guò)外加磁場(chǎng)使得催化劑從溶液中被分離回收；再生后重復(fù)使用。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：（1）本發(fā)明所制備的催化劑一方面具有較特殊的針尖狀和片狀交織的形貌結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于增大比表面積和活性位點(diǎn)數(shù)量；另一方面催化劑組成成分為Mn3O4、Fe2O3、Fe3O4。其中Fe3O4和Mn3O4作為兩種常見(jiàn)的過(guò)渡金屬氧化物，具有良好的化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性；（2）Mn3O4表面有大量的氧空位，它們的價(jià)態(tài)也在+2和+3之間循環(huán)，有利于電子轉(zhuǎn)移。這使得本催化劑具備優(yōu)異的含硫廢水低溫常壓催化氧化活性，在70℃常壓的條件下，通入空氣，對(duì)含硫廢水的氧化效率可以達(dá)到97.5%；（3）本發(fā)明所制備的催化劑具有磁性，在水溶液中易于分離回收；分離回收后的催化劑進(jìn)行洗滌再生，循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展；（4）本發(fā)明的催化劑原料來(lái)源豐富，成本低廉，污染小，環(huán)境友好，具有實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值；（5）本發(fā)明制得的催化劑還具有反應(yīng)條件溫和、避免高溫高壓反應(yīng)造成資源浪費(fèi)的優(yōu)點(diǎn)。
（發(fā)明人：呂璐;方子欣;馬曉輝;范馳;錢亦琛;陳立;何晶晶;葉超;鄭旭;杜珊珊）
