CN106669740B - 一种二氧化钛/施氏矿物复合催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化钛/施氏矿物复合催化剂及其制备方法和应用，该二氧化钛/施氏矿物复合催化剂由纳米二氧化钛通过球磨法负载在施氏矿物上构成，该催化剂的制备方法简单、成本低、环境友好，将其应用于光芬顿降解有机废水，具有稳定性好、催化性能高、铁溶出量低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种二氧化钛/施氏矿物复合催化剂和制备方法，及其在光芬顿降解有机废水中的应用，属于染料废水处理技术领域。
背景技术
高级氧化技术(AOPs)作为一种深度处理技术，具有易于操作、去除效率高、氧化彻底和容易控制等特点。其中，光芬顿法通过引入光源，可促进Fe3+和Fe2+的循环，产生更多的羟基自由基，从而将难降解有机物转化为无害的小分子物质，甚至是CO2和H2O。但下列缺点限制了其在实际处理过程中的应用：1)光芬顿过程对反应pH要求苛刻，反应pH通常为2～4；2)溶液中残留大量铁离子，影响水体色度，并且产生大量的含铁污泥，增加处理成本；3)现有的光芬顿技术对可见光的利用率较低。
由于铁氧化物在自然界中广泛存在，环境友好，并且具有半导体性质，常被用作光芬顿催化剂，与传统的均相光芬顿反应相比，使用铁氧化物作催化剂可以减少铁的溶出，及利于催化剂的回收分离。常见的铁氧化物有：针铁矿、赤铁矿、磁铁矿、水铁矿、施氏矿物等。施氏矿物亦称施威特曼石，是一种结晶度较差的羟基硫酸高铁矿物，其化学式为Fe8O8(OH)8-2x(SO4)x,(1≤x≤1.75)，主要存在与富含铁、硫酸根的酸性环境中，如酸性矿山废水和酸性硫酸盐土壤等。Wang et al.(J.Hazard.Mater.,262(2013)412-419)研究发现施氏矿物可以作为类芬顿催化剂氧化苯酚，并且具有较好的催化活性，当pH为3，4，5时，苯酚去除率分别在0.5，1，5h达到100％，但其铁溶出量高，pH为3时，铁溶出量从最初的5mg/L反应20h后上升至27mg/L，pH为5时，铁溶出量是pH＝3的一半。汪快兵等报道通过生物合成施氏矿物作为光助类芬顿反应催化剂促进甲基橙降解，实验表明生物合成施氏矿物具有较高的催化活性，并且通过羟基自由基机制使甲基橙降解.在近中性、较高Cl－、SO4 2－及NO3－浓度条件下，施氏矿物仍然能保持较高催化甲基橙降解的效率；验证了以生物合成施氏矿物作为催化剂的异相光助类芬顿反应是一种处理含甲基橙废水有应用前景的高级氧化技术，但是其异相光助类芬顿反应局限在紫外光照条件下进行。
二氧化钛广泛应用于塑料、涂料、化妆品及造纸行业等，并且是一种稳定、绿色的纳米级光催化剂，但因其只对紫外光有响应，限制了其光催化方面的实际应用。
发明内容
针对传统芬顿技术运行费用高或处理效果不佳等问题存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种由二氧化钛和施氏矿物复合构成的复合催化剂，该催化剂具有稳定性好、可见光响应、催化性能高、铁溶出量低等优点。
本发明的另一个目的是在于提供一种简单、低成本、环境友好的制备所述二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的方法。
本发明的第三个目的是在于提供所述二氧化钛/施氏矿物复合催化剂在光芬顿降解有机废水中应用，表现出光芬顿催化性能较好，矿化率高，稳定性好等优势，能有效降低染料废水对环境的危害。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种二氧化钛/施氏矿物复合催化剂，该复合催化剂由纳米二氧化钛负载在施氏矿物上构成。
本发明技术方案首次将纳米二氧化钛与施氏矿物复合，充分利用纳米二氧化钛的半导体性能，光照下纳米二氧化钛产生的电子(e-)传递到施氏矿物上，可加速Fe3+与Fe2+的循环，产生更多的羟基自由基，从而使得有机污染物更加快速彻底分解成CO2和H2O等。纳米二氧化钛和施氏矿物之间的协同增效作用明显，能有效提高复合催化剂光芬顿降解有机污染物的效率。
本发明技术方案将施氏矿物与纳米二氧化钛复合，施氏矿物具有天然半导体性质，与二氧化钛复合可以有效利用可见光部分，在200～800nm波长范围内的紫外及可见光部分有响应，克服了二氧化钛只对紫外光有响应的缺陷，有利于复合催化剂的实际推广应用。
优选的方案，二氧化钛/施氏矿物复合催化剂中所述纳米二氧化钛的质量百分比含量为3％～28％。
本发明还提供了一种制备所述二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的方法，该方法是将纳米二氧化钛和施氏矿物球磨混合，即得。
本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂呈粉末状，且易分散于溶液中，也可通过简单静置或离心分离，有利于使用和回收。
优选的方案，所述球磨的球磨料比为(20～30):1。
优选的方案，所述球磨通过行星式球磨机实现，球磨速率为20～50Hz，球磨时间为1～4h。
本发明还提供了所述二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的应用，将所述复合催化剂应用于光芬顿降解有机废水。
优选的方案，在有机废水加入二氧化钛/施氏矿物复合催化剂及H2O2溶液，维持有机废水体系的pH为3～5(优选pH为4～5，更优选pH为5)，在光照条件下进行芬顿降解。
较优选的方案，所述有机废水中加入的H2O2浓度为5～15mmol/L(优选5～10mmol/L)；加入的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂为0.1～1g/L。
本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂催化条件更加温和，可以在pH为3～5，且双氧水含量低的条件下均保持较高的催化性能，且对紫外、可见光均具有响应，催化过程中结构稳定，铁溶出量较低，催化活性高，效率高。
本发明采用的二氧化钛为Degussa P25，属于商业化的产品，无需进一步处理。
本发明的有机废水主要为染料有机废水。
本发明二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的具体制备方法，包括以下步骤：
(1)施氏矿物的制备：将适量的30％H2O2溶液缓慢加入到硫酸铁溶液中，得到混合溶液，将上述混合溶液置于气浴振荡箱中振荡，过滤分离，并用去离子水洗涤至中性，干燥，研磨待用，记为Sh；
(2)二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的制备：将二氧化钛(TiO2)与施氏矿物(Sh)混合，用行星式球磨机20～50Hz球磨1～4h，球料比为(20～30):1，其中所述的二氧化钛含量与施氏矿物相比，二氧化钛的质量分数为3％～28％，制得处理染料废水的光芬顿催化剂，记为TiO2/Sh。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益技术效果：
1)本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂中两种组分的协同增效作用明显，在施氏矿物中掺杂典型的半导体二氧化钛，复合催化剂在光照条件下有利于光生载流子在界面的传输，可加速Fe3+与Fe2+的循环，产生更多的羟基自由基，使得目标污染物更快速、高效矿化成CO2和H2O。
2)本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂在降解有机废水过程中可以采用更温和的条件，可在太阳光谱下，利用少量H2O2，高效降解染料废水(如罗丹明B)。
3)本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂制备方法简单、可操作性强，成本低，环境友好，有利于工业化生产。
4)本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂稳定性更好，其铁溶出量较低，且可以通过简单的过滤或离心分离回收，与传统均相光芬顿反应相比，能大大降低后续处置含铁污泥费用。
5)本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的光芬顿催化性能较好，降解效率高，矿化率高，降低了降解产物对环境的危害。
6)本发明的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂由天然纳米矿物(施氏矿物)及典型的工程纳米材料(二氧化钛)构成，二者在自然环境中可能通过迁移转化而复合，为资源回收利用提供了一种可能。
附图说明
【图1】为Sh、TiO2、TiO2/Sh(实施例1产物)扫描电镜图(FESEM)；
【图2】为不同催化剂光芬顿降解罗丹明B速率常数K及TOC去除率图
【图3】为不同pH值对TiO2/Sh(实施例1产物)光芬顿降罗丹明B性能的影响及铁溶出情况。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
实施例1
(1)施氏矿物的制备方法：
6mL 30％H2O2溶液缓慢加入到494mL硫酸铁溶液中，将上述混合溶液置于气浴振荡箱中180rpm，28℃振荡24h。过滤分离并用去离子水洗涤至中性，干燥，研磨待用，记为Sh。
(2)二氧化钛/施氏矿物复合材料的制备方法：
TiO2与Sh混合(TiO2质量分数为20％)，用行星式球磨机20Hz球磨4h，球料比为25:1，制得处理染料废水的光芬顿催化剂。
实施例2
(1)施氏矿物的制备方法：同实施例1。
(2)二氧化钛/施氏矿物复合材料的制备方法：
TiO2与Sh混合(TiO2质量分数为20％)，用行星式球磨机20Hz球磨4h，球料比为30:1，制得处理染料废水的光芬顿催化剂。
实施例3
(1)施氏矿物的制备方法：同实施例1。
(2)二氧化钛/施氏矿物复合材料的制备方法：
TiO2与Sh混合(TiO2质量分数为3％)，用行星式球磨机30Hz球磨3h，球料比为25:1，制得处理染料废水的光芬顿催化剂。
实施例4
(1)施氏矿物的制备方法：同实施例1。
(2)二氧化钛/施氏矿物复合材料的制备方法：
TiO2与Sh混合(TiO2质量分数为14％)，用行星式球磨机40Hz球磨2h，球料比为25:1，制得处理染料废水的光芬顿催化剂。
实施例5
(1)施氏矿物的制备方法：同实施例1。
(2)二氧化钛/施氏矿物复合材料的制备方法：
TiO2与Sh混合(TiO2质量分数为28％)，用行星式球磨机50Hz球磨1h，球料比为20:1，制得处理染料废水的光芬顿催化剂。
实施例6
光芬顿降解染料废水的应用试验
该催化剂可用于光芬顿催化降解染料废水，通过调节染料废水的pH值、催化剂投加量、H2O2浓度、光源强度及反应时间等来控制处理效果。其光芬顿过程为：将一定浓度的染料废水置于反应器中，调节体系pH值，加入催化剂，黑暗条件下达吸附平衡后，加入H2O2溶液，光照2h，测定体系罗丹明B吸光度、TOC变化。
试验组1：将1000mL浓度为20mg/L的罗丹明B染料废水置于反应器中，调节体系pH值为4，在黑暗条件下达吸附平衡，加入体系浓度为10mmol/L的H2O2溶液，置于500W氙灯下(模拟太阳光)照射2h，测定体系罗丹明B吸光度及TOC的变化，速率常数K为0.009min-1，TOC去除率为6.0％。(见附图2)
试验组2：将0.3g/L TiO2加至20mg/L的罗丹明B染料废水中，保持反应体系pH值为4，在黑暗条件下达吸附平衡，加入体系浓度为10mmol/L的H2O2溶液，置于500W氙灯下照射2h，测定体系罗丹明B吸光度及TOC的变化，速率常数K为0.029min-1，TOC去除率为42.5％。(见附图2)
试验组3：将0.3g/L Sh加至20mg/L的罗丹明B染料废水中，保持反应体系pH值为4，在黑暗条件下达吸附平衡，加入体系浓度为10mmol/L的H2O2溶液，置于500W氙灯下照射2h，测定体系罗丹明B吸光度及TOC的变化，速率常数K为0.031min-1，TOC去除率为7.6％。(见附图2)
试验组4：将0.3g/L TiO2/Sh复合催化剂(实施例1产物)加至20mg/L的罗丹明B染料废水中，保持反应体系pH值为3，在黑暗条件下达吸附平衡，加入体系浓度为10mmol/L的H2O2溶液，置于500W氙灯下照射2h，测定体系罗丹明B吸光度、总铁浓度及TOC的变化(见附图3)。
试验组5：将0.3g/L TiO2/Sh复合催化剂(实施例1产物)加至20mg/L的罗丹明B染料废水中，保持反应体系pH值为4，在黑暗条件下达吸附平衡，加入体系浓度为10mmol/L的H2O2溶液，置于500W氙灯下照射2h，测定体系罗丹明B吸光度、总铁浓度及TOC的变化，20min左右可完全脱色，反应速率常数k达0.157min-1，2h后TOC去除率为77.6％(见附图2或附图3)。
试验组6：将0.3g/L TiO2/Sh复合催化剂(实施例1产物)加至20mg/L的罗丹明B染料废水中，保持反应体系pH值为5，在黑暗条件下达吸附平衡，加入体系浓度为10mmol/L的H2O2溶液，置于500W氙灯下照射2h，测定体系罗丹明B吸光度、总铁浓度及TOC的变化(见附图3)。
本发明制备的TiO2/Sh复合催化剂对染料废水显示出较高的催化活性，在pH为3～5的情况下均有较好的催化效果，且铁溶出量较低。
Claims (5)
1.一种二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的制备方法，其特征在于：将纳米二氧化钛和施氏矿物球磨混合，即得；
所述球磨的球磨料比为(20～30):1；
所述球磨通过行星式球磨机实现，球磨速率为20～50Hz，球磨时间为1～4h；
所述二氧化钛/施氏矿物复合催化剂由纳米二氧化钛负载在施氏矿物上构成。
2.根据权利要求1所述的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的制备方法，其特征在于：所述纳米二氧化钛的质量百分比含量为3％～28％。
3.权利要求1或2所述的制备方法制得的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的应用，其特征在于：应用于光芬顿降解有机废水。
4.根据权利要求3所述的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的应用，其特征在于：在有机废水中加入二氧化钛/施氏矿物复合催化剂及H2O2溶液，维持有机废水体系的pH为3～5，在光照条件下进行光芬顿降解。
5.根据权利要求4所述的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂的应用，其特征在于：所述有机废水中加入的H2O2浓度为5～15mmol/L；加入的二氧化钛/施氏矿物复合催化剂为0.1～1g/L。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1493394A (zh) * | 2002-10-31 | 2004-05-05 | 中国科学院广州能源研究所 | 铁氧化物包裹二氧化钛光催化剂及其制法和用途 |
| CN102951723A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-06 | 天津工业大学 | 一种施式矿物催化h2o2处理苯酚废水的方法 |
| CN103316572A (zh) * | 2013-07-07 | 2013-09-25 | 合肥工业大学 | 一种多相催化净化气体中有机污染物的装置及方法 |
| CN103910402A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-07-09 | 周立祥 | 一种颗粒状施氏矿物及其制备方法和应用 |
| CN104310490A (zh) * | 2014-09-29 | 2015-01-28 | 清华大学 | 一种施氏矿物-氧化石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN106378134A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-02-08 | 青岛科技大学 | 一种铁碳或铁氧化合物表面共沉积纳米多孔球形二氧化钛粉末及其制备方法与应用 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1493394A (zh) * | 2002-10-31 | 2004-05-05 | 中国科学院广州能源研究所 | 铁氧化物包裹二氧化钛光催化剂及其制法和用途 |
| CN102951723A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-06 | 天津工业大学 | 一种施式矿物催化h2o2处理苯酚废水的方法 |
| CN103316572A (zh) * | 2013-07-07 | 2013-09-25 | 合肥工业大学 | 一种多相催化净化气体中有机污染物的装置及方法 |
| CN103910402A (zh) * | 2014-01-10 | 2014-07-09 | 周立祥 | 一种颗粒状施氏矿物及其制备方法和应用 |
| CN104310490A (zh) * | 2014-09-29 | 2015-01-28 | 清华大学 | 一种施氏矿物-氧化石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN106378134A (zh) * | 2016-08-15 | 2017-02-08 | 青岛科技大学 | 一种铁碳或铁氧化合物表面共沉积纳米多孔球形二氧化钛粉末及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Visible light-degradation of azo dye methyl orange using TiO2/β-FeOOH as a heterogeneous photo-Fenton-like catalyst;Zhihui Xu et al.;《Water Science & Technology》;20131024;第68卷(第10期);第2178-2185页 |
| 生物合成施氏矿物作为类芬顿反应催化剂降解甲基橙的研究;汪快兵等;《环境科学》;20150331;第36卷(第3期);第995-999页 |
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