本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:1~10;所述納米鈀/鐵顆粒中Pd、Fe的質(zhì)量比為0.25~0.75:100。并公開了所述的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在催化脫氯處理含氯廢水中的應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)提供的負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的制備工藝簡單，條件溫和，催化劑易于分離，并且催化劑還原脫氯能力強(qiáng)，相比沒有負(fù)載的納米鈀/鐵顆粒，磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的還原脫氯2,4-D的處理效率可提高41.1%~110.4%。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及ー種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，具體地說涉及一種四氧化三鐵負(fù)載納米鈀/鐵顆粒催化劑及其用于對含氯廢水的脫氯處理。
技術(shù)介紹
納米鈀/鐵顆粒能夠快速去除水中的含氯有機(jī)物早已被證實，但納米顆粒由于高活性、顆粒間范德華力及磁力作用，極易聚合成大顆粒，降低反應(yīng)活性。對鐵納米顆粒穩(wěn)定化手段被研究最多的是鐵納米顆粒負(fù)載技術(shù)和鐵納米顆粒分散穩(wěn)定技木:鐵納米顆粒負(fù)載技術(shù)采用多種不同載體負(fù)載鐵納米顆粒使之穩(wěn)定，這些載體包括殼聚糖、硅土、膨潤土、活性炭及聚偏氟こ烯微濾膜、纖維素こ酸酷薄膜、尼龍、聚丙烯酸/聚こ烯醇納米纖維等膜材料；鐵納米顆粒分散穩(wěn)定技術(shù)采用不同的穩(wěn)定劑改性鐵納米顆粒，通過改性增強(qiáng)了鐵納米顆粒間的空間位阻及可能的靜電斥力以穩(wěn)定鐵納米顆粒，常用的穩(wěn)定劑包括羥甲基纖維素CMC、聚丙烯酸PAA、瓜爾豆膠、聚(こ烯醇-Co-醋酸こ烯-Co-衣康酸)PV3A、聚こ烯基吡咯烷酮PVP等。而對鈀/鐵納米顆粒以穩(wěn)定劑進(jìn)行穩(wěn)定化或者以載體負(fù)載的改進(jìn)方法雖提高了鈀/鐵納米顆粒穩(wěn)定性及反應(yīng)活性，仍存在處理液與顆粒分離困難的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決納米鈀/鐵顆粒在處理有機(jī)氯化物過程中易聚合的難題，本專利技術(shù)在于提出了一種四氧化三鐵負(fù)載穩(wěn)定化的納米鈀/鐵的方法，其目的是通過四氧化三鐵的鐵磁性負(fù)載穩(wěn)定納米鈀/鐵顆粒，防止顆粒聚合。本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是:ー種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:1 10;所述納米鈀/鐵顆粒中PcUFe的質(zhì)量比為0.25 0.75:100，優(yōu)選0.5:100。進(jìn)ー步，本專利技術(shù)所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可按以下方法制得:在氮氣保護(hù)及機(jī)械攪拌下，將四氧化三鐵粉末加入硫酸亞鐵溶液中，硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量與四氧化三鐵的質(zhì)量比為1: 1^10,充分?jǐn)嚢杌旌虾?通常攪拌2(T60min)，滴加NaBH4的水溶液，所述NaBH4的物質(zhì)的量與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量之比為2:1，滴完后攪拌反應(yīng)l(T30min，然后加入K2PdCl6溶液，K2PdCl6溶液中含有的鈀與硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量的質(zhì)量比為0.25、.75:100，繼續(xù)攪拌l(T30min，分離固體，即制得所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑。所述制備方法中，滴加NaBH4的水溶液，是利用NaBH4的還原性將硫酸亞鐵中的亞鐵離子還原為穩(wěn)定化的納米0價鐵Fe°。所述制備方法中，加入K2PdCl6溶 液進(jìn)行反應(yīng)后，制得含有磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑的懸浮液，將其分離固體可采用磁性分離固體，也可以采用普通分離手段如過濾、離心的方法分離出固體產(chǎn)物。制得的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可于真空干燥箱中干燥、存儲備用。本專利技術(shù)提供的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可用于催化脫氯處理含氯廢水，所述含氯廢水為含有含氯有機(jī)物的廢水。進(jìn)ー步，所述應(yīng)用的方法為:磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在厭氧環(huán)境下，攪拌下催化脫氯含有含氯有機(jī)物的廢水，所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑中含有的納米鈀/鐵顆粒的質(zhì)量以廢水的體積計為0.5^2.0g/L，所述廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為0.f 20mg/L，跟蹤檢測至反應(yīng)完全，磁性分離除去固體，得到脫氯處理后的水。本專利技術(shù)提供的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑可用于處理廢水中各種含氯有機(jī)物的催化脫氯，如2，4- ニ氯苯氧こ酸、2，4- ニ氯苯酚，其中2，4- ニ氯苯氧こ酸較難催化脫氯，因此本專利技術(shù)主要以2，4- ニ氯苯氧こ酸的脫氯為研究方向，但本專利技術(shù)方法同樣適用其他含氯有機(jī)物的脫氯處理過程。所述應(yīng)用中，所述含氯有機(jī)物優(yōu)選為2，4- ニ氯苯氧こ酸(簡稱2，4-D)。所述應(yīng)用的方法中，所述廢水的初始pH值為2.6-9.5，優(yōu)選2.6^7.8，更優(yōu)選4.r7.8，最優(yōu)選為pH值7.8。廢水的初始pH值較低時會更有利本專利技術(shù)實施。但廢水的初始pH值在7.8時仍有非常好的脫氯效果，此外，廢水的pH值過低，如低至2.6，對Fe的消耗量及對反應(yīng)器損傷較大。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知鈀/鐵顆粒的適用PH值范圍。本專利技術(shù)應(yīng)用方法中，反應(yīng)溫度通常為15_40°C，優(yōu)選20_30°C，最優(yōu)選30°C。所述攪拌的速度通常為150_300rpm。所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑中含有的納米鈀/鐵顆粒的質(zhì)量以廢水的體積計為0.5^2.0g/L，優(yōu)選lg/L。本專利技術(shù)所述厭氧環(huán)境是鈀/鐵顆粒脫氯處理廢水時的必需環(huán)境，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的條件，一般通入氮氣以保持厭氧環(huán)境。所述廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為0.f20mg/L，本專利技術(shù)方法中，出于研究的需要，模擬廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為l(T20mg/L，處理效果經(jīng)驗證較佳，對于更低濃度的有機(jī)廢水，本專利技術(shù)同樣能夠達(dá)到很高的脫氯效率。在實際水污染處理工業(yè)中，可根據(jù)廢水中含氯有機(jī)物的實際濃度調(diào)整納米鈀/鐵顆粒的投加量。較為具體的，推薦本專利技術(shù)所述應(yīng)用的方法按以下步驟進(jìn)行:磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑在厭氧環(huán)境下，150-300rpm攪拌速率下，催化脫氯含有2，4- ニ氯苯氧こ酸的廢水，反應(yīng)溫度20-30°C，所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑中含有的納米鈀/鐵顆粒的質(zhì)量以廢水的體積計為0.5^2.0g/L，所述廢水中含氯有機(jī)物的初始濃度為0.r20mg/し初始pH值為7.8，跟蹤檢測至反應(yīng)完全，磁性分離除去固體，得到脫氯處理后的水；所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:廣10;所述納米鈀/鐵顆粒中Pd、Fe的質(zhì)量比為 0.25、.75:100。本專利技術(shù)的作用原理在于:首先，四氧化三鐵具有磁性，對納米Pd/Fe顆粒起到穩(wěn)定負(fù)載的作用，能夠保持顆粒分散；其次，F(xiàn)ecVFe3O4有效地金屬-氧化物界面的形成為電子從Fe°最終傳送到目標(biāo)污染物提供可選擇路徑，再次，F(xiàn)eVFe3O4合成物可能使電子從Fe°經(jīng)Fe3O4傳送到H2O提供不同的水腐蝕路徑，提高體系的H2生成，而Fe3O4的存在又有利于氫傳遞到鈀催化劑表面，利于鈀催化劑對2，4-D的催化加氫；此外，F(xiàn)e3O4針狀結(jié)構(gòu)上的八面體位置能為Fe3+和Fe2+提供通用的氧化還原位，因此Fe3+能夠無結(jié)構(gòu)約束地還原為Fe2+，磁鐵礦還是帶隙很窄的半導(dǎo)體擁有金屬一般的導(dǎo)電性也有利于電子轉(zhuǎn)移。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:1、本專利技術(shù)所述負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的制備エ藝簡單，條件溫和，載體四氧化三鐵常見易得。2、本專利技術(shù)制得的負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的還原脫氯能力強(qiáng)，相比沒有負(fù)載的納米鈀/鐵顆粒，磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒的還原脫氯2，4-D的處理效率可提高41.1% 110.4%。3、本專利技術(shù)使用的載體四氧化三鐵本身具有磁性，可用磁鐵進(jìn)行分離回收處理液中的顆粒，可循環(huán)利用。附圖說明實施例1制得的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑的TEM圖。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本專利技術(shù)方案作進(jìn)ー步說明，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不限于此。本專利技術(shù)實施例中用水均為除氧去離子水，體系的初始pH值以質(zhì)量分?jǐn)?shù)85%磷酸稀釋10倍體積的磷酸溶液調(diào)節(jié)，并通過往體系中投加不同體積lg/L2，4-D儲備液，模擬不同濃度的含氯廢水。實施本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
一種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，其特征在于所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:1~10;所述納米鈀/鐵顆粒中Pd、Fe的質(zhì)量比為0.25~0.75:100。
【技術(shù)特征摘要】
1.ー種磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，其特征在于所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑以四氧化三鐵為載體，負(fù)載有納米鈀/鐵顆粒，所述納米鈀/鐵顆粒與載體的質(zhì)量比為1:廣10;所述納米鈀/鐵顆粒中PcUFe的質(zhì)量比為0.25^0.75:100。2.如權(quán)利要求1所述的磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑，其特征在于所述磁性負(fù)載型納米鈀/鐵顆粒催化劑按以下方法制得:在氮氣保護(hù)及機(jī)械攪拌下，將四氧化三鉄粉末加入硫酸亞鐵溶液中，硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量與四氧化三鐵的質(zhì)量比為I: riO,充分?jǐn)嚢杌旌虾螅渭覰aBH4水溶液，所述NaBH4的物質(zhì)的量與硫酸亞鐵的物質(zhì)的量之比為2:1，滴完后攪拌反應(yīng)l(T30min，然后加入K2PdCl6溶液，K2PdCl6溶液中含有的鈀與硫酸亞鐵中含有的鐵元素的理論質(zhì)量的質(zhì)量比為0.25、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周紅藝，雷雙健，梁思，
申請(專利權(quán))人：浙江工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33
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