專利名稱：尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用及用于促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用及降解有機(jī)物的方法。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平不斷改善的同吋，環(huán)境污染問題和生態(tài)破壞也日趨嚴(yán)重，水資源緊張、大氣污染及土壌的污染等問題日益突出，許多江河、湖泊、地下水以及土壌等都受到了不同程度的污染，エ業(yè)廢氣及汽車尾氣等的肆無(wú)忌憚的排放也同時(shí)造成嚴(yán)重的大氣污染，化學(xué)農(nóng)藥及化肥在農(nóng)業(yè)上的大量應(yīng)用導(dǎo)致土壌生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。其中如環(huán)境雌激素等難降解污染物已經(jīng)被證明對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境存在嚴(yán)重的危害。這些難降解的有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在環(huán)境中分布極廣。對(duì)它們的污染控制一直是環(huán)保工作者努力探索的課題，到目前己經(jīng)研究和開發(fā)了一系列エ藝來(lái)處理這些有機(jī)污染物，高級(jí)氧化技術(shù)以其高效的降解能力得到廣泛關(guān)注和重視。傳統(tǒng)的高級(jí)氧化技術(shù)是以 OH為主要活性物質(zhì)降解污染物。主要包括Fenton及類Fenton法、電化學(xué)氧化法、濕式氧化法、光催化氧化法等,其中Fenton法是研究最早、應(yīng)用最廣泛的高級(jí)氧化技木。與其它現(xiàn)有的氧化法相比，高級(jí)氧化技術(shù)具有氧化能力強(qiáng)、反應(yīng)速率快、反應(yīng)條件溫和、操作簡(jiǎn)單，易于設(shè)備化管理等特點(diǎn)。目前基于硫酸根自由基催化活化技木，是近年來(lái)新興的的高級(jí)氧化技木，過硫酸鹽電離產(chǎn)生過硫酸根離子S2O廣，通過激光、脈沖、加熱、加入催化劑等手段過硫酸鹽被活化產(chǎn)生硫酸根自由基so4_*。硫酸根自由基具有與羥基基自由基相當(dāng)?shù)难趸€原電位，它的氧化還原電勢(shì)(EF2. 01V)高于H2O2 (E0=L 76V)。并且硫酸根自由基在中性的條件下也有較高的氧化能力以及針對(duì)某些污染物具有專ー性。硫酸根自由基的這些優(yōu)點(diǎn)使其在環(huán)境方面的應(yīng)用具有更加廣闊的前景 。但現(xiàn)有的活化技術(shù)存在反應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、成本過高等不利因素，而現(xiàn)有催化劑作為硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑存在易被氧化分解、強(qiáng)度低、易破碎、有雜質(zhì)溶出、催化效率低和回收難的問題，這些都制約了活化過硫酸鹽技術(shù)在環(huán)境處理及生態(tài)修復(fù)方面的應(yīng)用。尖晶石鐵氧體類催化劑包括尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物，這類催化劑具有八面體結(jié)構(gòu)的尖晶石鐵氧體，催化劑為多孔的結(jié)構(gòu)，且具有磁性，通過外加普通磁鐵或電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)催化劑的高效回收和循環(huán)使用，并且尖晶石鐵氧體類催化劑具有機(jī)械強(qiáng)度大、不易碎的優(yōu)點(diǎn)，而在專利《臭氧氧化分解水中有機(jī)污染物的催化劑及其催化臭氧處理污水的方法》中僅給出尖晶石鐵氧體類催化劑可以作為臭氧氧化分解水中有機(jī)污染物的催化劑使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有催化劑作為硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑存在易被氧化分解、強(qiáng)度低、易破碎、有雜質(zhì)溶出、催化效率低和回收難，現(xiàn)有的活化技術(shù)存在反應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、成本過高的問題，而提供一種尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用及用于促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法。尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用，尖晶石鐵氧體類催化劑作為促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑促進(jìn)過硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生自由基的應(yīng)用。ー種利用尖晶石鐵氧體類催化劑用于促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理水的PH值調(diào)至4 8，溫度控制為15°C 30°C，得到預(yù)處理水；ニ、降解首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加入步驟一得到的預(yù)處理水中，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為100r/min 4000r/min下處理Imin 200min,即完成待處理水中有機(jī)物的降解；步驟ニ中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理水的體積比為(0.01、. 9):1 ;若步驟ニ中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟ニ中得到的水溶液中S2082_的濃度為0. 5 u mo I/L^l 00 u mol/L,且步驟ニ中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2082_的質(zhì)量比為30) :1 ;若步驟ニ中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟ニ中得到的水溶液中HS05_的濃度為0. 5 u mo I/L^l 00 u mol/L,且步驟ニ中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HS05_的質(zhì)量比為(廣30) :1。ー種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、預(yù)處·理首先將待處理水的PH值調(diào)至4 8，溫度控制為15°C 30°C，得到預(yù)處理水；ニ、混合首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加步驟一得到的預(yù)處理水中，混勻后得到待降解水；三、制備水處理填料將尖晶石鐵氧體類催化劑與永磁材料進(jìn)行混合，即得到水處理填料；四、降解將步驟ニ得到的待降解水以0. 5m/h^50m/h的濾速流過水處理填料，即完成待處理水中有機(jī)物的降解；步驟ニ中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理水的體積比為(0.0廣0.9):1 ;若步驟ニ中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟ニ中得到的水溶液中S2082_的濃度為0. 5iimol/L^lOO u mol/L ;若步驟ニ中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟ニ中得到的水溶液中HS05_的濃度為0. 5 y mol/L^lOO u mol/L ;步驟三中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與永磁材料的質(zhì)量比為(15 10) :1,且所述的永磁材料為招鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體或塑膠磁性材料。ー種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、制備硫酸自由基溶液首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后將水溶液的PH值調(diào)至4 8，溫度控制為15°C 30°C，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為100r/min 4000r/min下處理lmin 400min,即得到硫酸自由基懸浮液；ニ、降解將待處理廢氣以lm3/tT30m3/h流速流過步驟一制備的硫酸自由基懸浮液，即完成待處理廢氣中有機(jī)物的降解；若步驟一中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟一中得到的水溶液中S2 082_的濃度為0. 5 u mol/L^lOO u mol/L,且步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2 082_的質(zhì)量比為(廣100) :1 ;若步驟一中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟一中得到的水溶液中HS05_的濃度為0. 5iimol/L 100iimol/L，且步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HS05_的質(zhì)量比為100) :1。ー種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理土壤的PH值調(diào)至4 8，溫度控制為15°C 30°C，相対濕度調(diào)至509^80%，得到預(yù)處理土壌；ニ、降解首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加步驟一得到的預(yù)處理土壤中，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為100r/min 4000r/min下處理lmin、00min,即完成待處理土壤中有機(jī)物的降解；步驟二中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理土壤的體積比為(0. 2^0. 9) :1 ;若步驟二中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中S2082_的濃度為0. 5 u mol/L^lOO u mol/L,且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2082_的質(zhì)量比為(廣100) :1 ;若步驟二中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中hso5_的濃度為0. 5iimOl/L 100iimOl/L，且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HSO5-的質(zhì)量比為(I 100) :1。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)一、本發(fā)明所述的尖晶石鐵氧體類催化劑含有具有八面體結(jié)構(gòu)的尖晶石鐵氧體，其在過硫酸鹽或單過硫酸鹽氧化分解水中或廢氣有機(jī)污染物的過程中起催化作用，該催化劑為多孔的結(jié)構(gòu)，在水溶液或廢氣中表面很容易形成高密度表面硫酸根自由基形態(tài)，使得有機(jī)污染物在其表面很難吸附，解決了復(fù)雜污染物在催化劑表面吸附導(dǎo)致其催化活性下降的問題，有利于提高過硫酸鹽的利用率；同時(shí)催化劑具有磁性，通過外加普通磁鐵或電磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)催化劑的高效回收和循環(huán)使用；二、本發(fā)明所述的尖晶石鐵氧體類催化劑具有機(jī)械強(qiáng)度大、不易碎，用量少、去除效率高、催化徹底，使用周期可長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月，無(wú)需增加或改造現(xiàn)有處理設(shè)備，方便應(yīng)用，且具有極高的催化活性，本身具有很強(qiáng)的催化過硫酸鹽分解產(chǎn)生硫酸基自由基的能力，并且本發(fā)明所述的促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不能被過硫酸鹽氧化分解，催化過程不會(huì)帶來(lái)重金屬離子的二次污染，不會(huì)對(duì)環(huán)境或人體造成不良影響；三、本發(fā)明可作為生活污水處理、工業(yè)廢水處理、飲用水深度處理、地表及地下水凈化處理、工業(yè)廢氣處理、汽車尾氣凈化、室內(nèi)空氣凈化、被污染土壤生態(tài)修復(fù)處理技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際處理過程中，可全面提高對(duì)難降解有機(jī)污染物去除效率，有機(jī)物的去除率可達(dá)90% 100%，同時(shí)可提高難氧化有機(jī)物的可生化性，可與其它處理工藝聯(lián)用時(shí)，使其發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，形成協(xié)同效應(yīng)，從而提高技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，可提高對(duì)總有機(jī)碳的去除，降低毒性，且可以通過降低水中溶解性有機(jī)物濃度進(jìn)而減少后續(xù)氯化消毒處理中副產(chǎn)物的生成，為飲用水水質(zhì)安全提供有力保障；四、本發(fā)明采用具有八面體結(jié)構(gòu)的尖晶石鐵氧體類催化劑作為促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑，拓展了尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用范圍，提高了催化過硫酸鹽化過程中對(duì)難降解有機(jī)污染物的去除效果。


圖1是試驗(yàn)一的時(shí)間-苯甲酸去除率曲線圖；圖2是試驗(yàn)二的時(shí)間-4-氯酚去除率曲線圖；圖3是試驗(yàn)二的時(shí)間_氯苯去除率曲線圖；圖4是試驗(yàn)四的時(shí)間_5_氯酌 去除率曲線圖；圖5是試驗(yàn)五的時(shí)間-DBP去除率曲線圖；圖6是試驗(yàn)六的時(shí)間-硝基苯去除率曲線圖；圖7是時(shí)間-2-甲苯酚去除率曲線圖，圖7中■為試驗(yàn)七對(duì)比試驗(yàn)的時(shí)間-2-甲苯酚去除率曲線圖，圖7中 為試驗(yàn)七的時(shí)間-2-甲苯酚去除率曲線圖；圖8是時(shí)間-4-甲苯酚去除率曲線圖，圖8中■ 為試驗(yàn)八對(duì)比試驗(yàn)的時(shí)間和4-甲苯酚去除率繪制曲線圖，圖8中 為試驗(yàn)八的時(shí)間和4-甲苯酚去除率繪制曲線圖；圖9是時(shí)間-4-乙基苯酚去除率曲線圖，圖9中■為試驗(yàn)九對(duì)比試驗(yàn)的時(shí)間-4-乙基苯酚去除率曲線圖，圖9中 為試驗(yàn)九的時(shí)間_4_乙基苯酌■去除率曲線圖；圖10是時(shí)間-2，4- 二硝基酌■去除率曲線圖，圖10中 為試驗(yàn)十對(duì)比試驗(yàn)的時(shí)間-2，4-二硝基酚去除率曲線圖，圖10中■為試驗(yàn)十的時(shí)間-2，4-二硝基酚去除率曲線圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式是一種尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用，尖晶石鐵氧體類催化劑作為促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑促進(jìn)過硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生自由基的應(yīng)用。本實(shí)施方式所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。本實(shí)施方式所述的單過硫酸鹽為單過硫酸氫鉀、單過硫酸氫銨或單過硫酸氫鈉。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe2CVMnFe204、COFe204、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 和 CaFe2O4 中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為MhNxFe2O4，其中0 < X < 1，M為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或 Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr,Ba或Bi，且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4或CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所 述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 5^1. 5) :1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe2O4^ CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2O4^BaFe2O4 或 CaFe2O4,金屬氧化物為 Ti02、ZnO, CuO, Al2O3, MnO2, NiO、Co3O4 和 V2O5 中的一種或其中幾種的混合物。其他與具體實(shí)施方式
一相同。本實(shí)施方式所述的尖晶石鐵氧體的制備方法如下a、將雞蛋清在室溫下攪拌30min后，得到均一的蛋清溶液；b、按尖晶石鐵氧體分子式中金屬元素的原子個(gè)數(shù)比稱取金屬元素的硝酸鹽，其中硝酸鐵與蛋清溶液的質(zhì)量體積比為0.2g lmL，將金屬硝酸鹽加入到步驟a得到的蛋清溶液中，然后放在80°C水浴中，攪拌2h 3h，得到混合物；c、將步驟b得到的混合物在500°C焙燒5h 7h，得到產(chǎn)物；d、將步驟c得到的產(chǎn)物用冰水混合物降至室溫，然后在溫度為50°C 60°C的烘箱中干燥2h 3h，再研磨后得到尖晶石鐵氧體；步驟b 中的尖晶石鐵氧體分子式為 NiFe204、MnFe2O4^ CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 4CaFe204。本實(shí)施方式所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的制備方法如下a、將雞蛋清在室溫下攪拌30min后，得到均一的蛋清溶液；b、按尖晶石鐵氧體分子式中金屬元素的原子個(gè)數(shù)比稱取金屬元素的硝酸鹽，其中硝酸鐵與蛋清溶液的質(zhì)量體積比為0.2g lmL，將金屬硝酸鹽加入到步驟a得到的蛋清溶液中，然后放在80°C水浴中，攪拌2h 3h，得到混合物；c、將步驟b得到的混合物在500°C焙燒5h 7h，得到產(chǎn)物；d、將步驟c得到的產(chǎn)物用冰水混合物降至室溫，然后放在溫度為50°C 60°C的烘箱中干燥2h 3h，再研磨后得到金屬摻雜尖晶石鐵氧體；步驟b中的尖晶石鐵氧體MhNxFe2O4,式中0 < x < 1，M和N是金屬元素N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba和Bi中的任一元素，且M和N是不同的元素。
本實(shí)施方式所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物的制備方法如下a、將雞蛋清在室溫下攪拌30min后，得到均一的蛋清溶液；b、按尖晶石鐵氧體分子式中金屬元素的原子個(gè)數(shù)比稱取金屬元素的硝酸鹽，其中硝酸鐵與蛋清溶液的質(zhì)量體積比為0.2g lmL，再按硝酸鐵與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0.2 I) I稱取碳質(zhì)材料，將金屬硝酸鹽和碳質(zhì)材料加入到步驟a得到的蛋清溶液中，然后放在80°C水浴中，攪拌2h 3h，得到混合物；c、將步驟b得到的混合物在500°C焙燒5h 7h，得到產(chǎn)物；d、將步驟c得到的產(chǎn)物用冰水混合物降至室溫，然后放在溫度為50°C 60°C的烘箱中干燥2h 3h，再研磨后得到尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物；步驟b中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4^ CoFe2O4^ ZnFe2O4^MgFe2O4、CuFe204、CrFe2O4、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4 或 4CaFe204 ;步驟 b 中所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物，所述的碳質(zhì)材料為混合物時(shí)，各組分之間按任意比混合。本實(shí)施方式所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物的制備方法如下a、將雞蛋清在室溫下攪拌30min后，得到均一的蛋清溶液；b、按尖晶石鐵氧體分子式中金屬元素的原子個(gè)數(shù)比稱取金屬元素的硝酸鹽，其中硝酸鐵與雞蛋清的質(zhì)量體積比為0.2g lmL，再按硝酸鐵與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 2 I) I稱取金屬氧化物，將金屬硝酸鹽和金屬氧化物加入到步驟a得到的蛋清溶液中，然后放在80°C水浴中，攪拌2h 3h，得到混合物；C、將步驟b得到的混合物在500°C焙燒5h 7h，得到產(chǎn)物；d、將步驟c得到的產(chǎn)物用冰水混合物降至室溫，然后放在溫度為50°C 60°C的烘箱中干燥2tT3h，再研磨后得到尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；步驟b中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe2CV MnFe2O4, CoFe2O4,ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 4CaFe204 ;步驟 b 中所述的金屬氧化物為Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、Ni0、Co304和V2O5中的一種或其中幾種的混合物，所述的金屬氧化物為混合物時(shí)，各組分之間按任意比混合。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式是一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理水的PH值調(diào)至4 8，溫度控制為15°C 30°C，得到預(yù)處理水；二、降解首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加入步驟一得到的預(yù)處理水中，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪 拌速度為100r/min 4000r/min下處理lmin 200min,即完成待處理水中有機(jī)物的降解；步驟二中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理水的體積比為(0. oro. 9) :1 ;若步驟二中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中s2o82_的濃度為0. 5 u mol/L^lOO u mol/L,且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2082_的質(zhì)量比為(廣30) :1 ;若步驟二中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中HS05_的濃度為0. 5iimOl/L 100iimOl/L，且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HSO5-的質(zhì)量比為(I 30) :1。本實(shí)施方式反應(yīng)結(jié)束后在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1. (XT2. OT下回收促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑。本實(shí)施方式步驟二中所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。本實(shí)施方式步驟二中所述的單過硫酸鹽為單過硫酸氫鉀、單過硫酸氫銨或單過硫酸氫鈉。本實(shí)施方式步驟二在硫酸鹽自由基分解過程中可采用超聲波、紫外光、雙氧水或可見光的方式進(jìn)行強(qiáng)化硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸鹽自由基，從而提高體系對(duì)水、廢氣或土壤中有機(jī)物的凈化效率。采用本發(fā)明方法可以對(duì)生活污水進(jìn)行處理、工業(yè)廢水進(jìn)行處理、飲用水深度處理、地表及地下水凈化處理。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三不同點(diǎn)在于步驟一中所述的待處理水為生活污水、工業(yè)廢水、船舶污水或船艙壓載水。其它與具體實(shí)施方式
三相同。本實(shí)施方式所述的待處理水為含有有機(jī)污染物的廢水。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
三或四之一不同點(diǎn)是步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 和 CaFe2O4 中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為MhNxFe2O4,其中 0 < X < 1，M 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或 Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi,且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe2O4' MnFe2O4, CoFe2O4' ZnFe2O4' MgFe2O4'CuFe204、CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe2O4, CoFe2O4, ZnFe2O4, MgFe2O4, CuFe2O4,CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、Ba Fe2O4 或 CaFe2O4,金屬氧化物為 Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、Ni0、Co3O4和V2O5中的一種或其中幾種的混合物。其他與具體實(shí)施方式
三或四相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式是一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理水的PH值調(diào)至4 8，溫度控制為15°C 30°C，得到預(yù)處理水；二、混合首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加步驟一得到的預(yù)處理水中，混勻后得到待降解水；三、制備水處理填料將尖晶石鐵氧體類催化劑與永磁材料進(jìn)行混合，即得到水處理填料；四、降解將步驟二得到的待降解水以0. 5m/h^50m/h的濾速流過水處理填料，即完成待處理水中有機(jī)物的降解；步驟二中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理水的體積比為(0. oro. 9) :1 ;若步驟二中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中s2o82_的濃度為0. 5umol/L"l00umol/L ;若步驟二中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中HSO5^的濃度為0. 5 u mol/L^lOO u mol/L ;步驟三中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與永磁材料的質(zhì)量比為(1. 5^10) :1，且所述的永磁材料為鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體或塑膠磁性材料。本實(shí)施方式步驟二中所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。本實(shí)施方式步驟二中所述的單過硫酸鹽為單過硫酸氫鉀、單過硫酸氫銨或單過硫酸氫鈉。本實(shí)施方式步驟三中所述永磁材料形狀為用于滿足反應(yīng)器實(shí)際需求的各種形狀，包括粉狀、顆粒狀、塊狀、圓柱狀、環(huán)狀、體狀和環(huán)狀。
采用本發(fā)明方法可以對(duì)生活污水進(jìn)行處理、工業(yè)廢水進(jìn)行處理、飲用水深度處理、地表及地下水凈化處理。本實(shí)施方式步驟三在硫酸鹽自由基分解過程中可采用超聲波、紫外光、雙氧水或可見光的方式進(jìn)行強(qiáng)化硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸鹽自由基，從而提高體系對(duì)水、廢氣或土壤中有機(jī)物的凈化效率。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六不同點(diǎn)在于步驟一中所述的待處理水為生活污水、工業(yè)廢水、船舶污水或船艙壓載水。其它與具體實(shí)施方式
六相同。本實(shí)施方式所述的待處理水為含有有機(jī)污染物的廢水。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
六或七之一不同點(diǎn)是步驟三中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 和 CaFe2O4 中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為MhNxFe2O4,其中 0 < X < 1，M 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或 Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi,且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe2O4' MnFe2O4, CoFe2O4' ZnFe2O4' MgFe2O4'CuFe204、CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe2O4, CoFe2O4, ZnFe2O4, MgFe2O4, CuFe2O4,CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,金屬氧化物為 Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、Ni0、Co3O4和V2O5中的一種或其中幾種的混合物。其他與具體實(shí)施方式
六或七相同。
具體實(shí)施方式
九 本實(shí)施方式是一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、制備硫酸自由基溶液首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后將水溶液的pH值調(diào)至4 8，溫度控制為15°C 30°C，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為IOOr/min^OOOr/min下處理lmin 400min,即得到硫酸自由基懸浮液；二、降解將待處理廢氣以ImVhlOm3A流速流過步驟一制備的硫酸自由基懸浮液，即完成待處理廢氣中有機(jī)物的降解；若步驟一中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟一中得到的水溶液中S2 082_的濃度為0. 5 ii mol/flOOymol/L，且步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2082_的質(zhì)量比為(1"100) :1 ;若步驟一中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟一中得到的水溶液中HS05_的濃度為
0.5 u mol/L^lOO u mol/L,且步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HS05_的質(zhì)量比為(I 100):1。本實(shí)施方式反應(yīng)結(jié)束后在磁場(chǎng)強(qiáng)度為1. (XT2. OT下回收促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑。本實(shí)施方式步驟一中所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。本實(shí)施方式步驟一中所述的單過硫酸鹽為單過硫酸氫鉀、單過硫酸氫銨或單過硫酸氫鈉。
本實(shí)施方式處理有的廢氣采用堿液進(jìn)行收集。本實(shí)施方式步驟一在硫酸鹽自由基分解過程中可采用超聲波、紫外光、雙氧水或可見光的方式進(jìn)行強(qiáng)化硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸鹽自由基，從而提高體系對(duì)水、廢氣或土壤中有機(jī)物的凈化效率。采用本發(fā)明方法可以對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行處理、汽車尾氣凈化和室內(nèi)空氣凈化。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九的不同點(diǎn)是步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe204、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 和 CaFe2O4 中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為MhNxFe2O4，其中0 < X< I,M 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi，且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4或CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體 與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 5^1. 5) :1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe2O4^ CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2O4^BaFe2O4 或 CaFe2O4,金屬氧化物為 Ti02、ZnO, CuO, Al2O3, MnO2, NiO、Co3O4 和 V2O5 中的一種或其中幾種的混合物。其他與具體實(shí)施方式
九相同。
具體實(shí)施方式
i^一 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
九或十之一不同點(diǎn)在于步驟二中所述的待處理廢氣為化工廠廢氣、鋼鐵廠廢氣、制藥廠廢氣、煉焦廠廢氣、煉油廠廢氣或汽車尾氣。其它與具體實(shí)施方式
九或十相同。
具體實(shí)施方式
十二本實(shí)施方式是一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理土壤的PH值調(diào)至4 8，溫溫度控制為15°C 30°C，相對(duì)濕度調(diào)至509^80%，得到預(yù)處理土壤；
二、降解首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加步驟一得到的預(yù)處理土壤中，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為lOOr/minlOOOr/min下處理lmirT500min，即完成待處理土壤中有機(jī)物的降解；步驟二中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理土壤的體積比為(0. 2、. 9):1 ;若步驟二中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中S2 082_的濃度為0. 5 u mol/L^lOO u mol/L,且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2082_的質(zhì)量比為(廣100) :1 ;若步驟二中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中HS05_的濃度為0. 5 u mol/L^lOO u mol/L,且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HS05_的質(zhì)量比為100) :1。本實(shí)施方式反應(yīng)結(jié)束后將土壤和催化劑混合物溶于水中后，采用磁場(chǎng)強(qiáng)度為1.(XT2. OT下回收尖晶石鐵氧體類催化劑。本實(shí)施方式步驟二中所述的過硫酸鹽為過硫酸鉀、過硫酸銨或過硫酸鈉。本實(shí)施方式步驟二中所述的單過硫酸鹽為單過硫酸氫鉀、單過硫酸氫銨或單過硫酸氫鈉。
本實(shí)施方式步驟二在硫酸鹽自由基分解過程中可采用超聲波、紫外光、雙氧水或可見光的方式進(jìn)行強(qiáng)化硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸鹽自由基，從而提高體系對(duì)水、廢氣或土壤中有機(jī)物的凈化效率。采用本發(fā)明方法可以對(duì)被污染土壤生態(tài)修復(fù)處理；例如有機(jī)物污染的農(nóng)田、有機(jī)物污染的礦山和有機(jī)物污染的森林草原等。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
十二的不同點(diǎn)是步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 和 CaFe2O4 中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為MhNxFe2O4,其中 0 < X < 1，M 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或 Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi,且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe2O4' MnFe2O4, CoFe2O4' ZnFe2O4' MgFe2O4'CuFe204、CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe2O4, CoFe2O4, ZnFe2O4, MgFe2O4, CuFe2O4,CrFe204、PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,金屬氧化物為 Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、Ni0、Co3O4和V2O5中的一種或其中幾種的混合物。其他與具體實(shí)施方式
十二相同。采用下述試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果試驗(yàn)一一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，具體是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將40mL待處理水的pH值調(diào)至6，溫度控制為25°C，得到預(yù)處理水；二、降解首先將過硫酸鉀加入去離子水中，配置得到20mL S2O廣濃度為20 ii mol/L的水溶液，然后加入步驟一得到的預(yù)處理水中，再加入0. 06gCuFe204,并在攪拌速度為500r/min下處理60min，即完成待處理水中有機(jī)物的降解。試驗(yàn)一所述的待處理水為苯甲酸濃度為20 u mol/L的水樣。分別在處理0min、3min、5min、10min、20min、30min、40min、50min 和 60min 時(shí)取樣
測(cè)定溶液中剩余苯甲酸的濃度，根據(jù)
權(quán)利要求
1.尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用，其特征在于尖晶石鐵氧體類催化劑作為促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑促進(jìn)過硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生自由基的應(yīng)用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用，其特征在于所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為NiFe2CV MnFe2O4,CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 和 CaFe2O4 中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為MhNxFe2O4，其中O < X< I,M 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi，且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(O. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2O4、BaFe2O4或CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(O. 5^1. 5) :1，所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe2O4^ CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2O4^BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的金屬氧化物為 Ti02、ZnO, CuO, A1203、MnO2, NiO、Co3O4 和 V2O5 中的一種或其中幾種的混合物。
3.一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理水的PH值調(diào)至Γ8，溫度控制為15°C 30°C，得到預(yù)處理水；二、降解首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加入步驟一得到的預(yù)處理水中，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為IOOr/min^OOOr/min下處理lmin 200min,即完成待處理水中有機(jī)物的降解；步驟二中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理水的體積比為(O. 01、. 9):1 ;若步驟二中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中S2082_的濃度為O. δμπιοΙ/Ι^ΙΟΟμπιοΙ/Ι，且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2082_的質(zhì)量比為(廣30) :1 ;若步驟二中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中HS05_的濃度為0. 5 μ mo I/L^l 00 μ mol/L,且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HS05_的質(zhì)量比為(廣30) :1。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于步驟一中所述的待處理水為生活污水、工業(yè)廢水、船舶污水、船艙壓載水；步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2CVBaFe2O4和CaFe2O4中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為 UxFe2O4，其中 O < X < 1，M 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或Bi，N為N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi，且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4, CoFe2O4,ZnFe2O4^ MgFe2O4^ CuFe2O4^ CrFe2O4^ PbFe2O4^ SrFe2O4^ BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(O. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的金屬氧化物為 Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、NiO、Co3O4和V2O5中的一種或其中幾種的混合物。
5.一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理水的PH值調(diào)至Γ8，溫度控制為15°C 30°C，得到預(yù)處理水；二、混合首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加步驟一得到的預(yù)處理水中，混勻后得到待降解水；三、制備水處理填料將尖晶石鐵氧體類催化劑與永磁材料進(jìn)行混合，即得到水處理填料；四、降解將步驟二得到的待降解水以O(shè). 5m/h^50m/h的濾速流過水處理填料，即完成待處理水中有機(jī)物的降解；步驟二中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理水的體積比為(O. 01、. 9):1 ;若步驟二中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中S2O82-的濃度為O. 5 μ mo I/L^l 00 μ mol/L ;若步驟二中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中HS05_的濃度為O. 5 μ mo I/L^l 00 μ mol/L ;步驟三中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與永磁材料的質(zhì)量比為(15 10) :1，且所述的永磁材料為鋁鎳鈷系永磁合金、鐵鉻鈷系永磁合金、永磁鐵氧體或塑膠磁性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于步驟一中所述的待處理水為生活污水、工業(yè)廢水、船舶污水、船艙壓載水；步驟三中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4^ PbFe204、SrFe2CVBaFe2O4和CaFe2O4中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為 UxFe2O4，其中 O < X < 1，M 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或Bi，N為N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba或Bi，且M與N是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4, CoFe2O4,ZnFe2O4^ MgFe2O4^ CuFe2O4^ CrFe2O4^ PbFe2O4^ SrFe2O4^ BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 5 1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的金屬氧化物為 Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、NiO、Co3O4和V2O5中的一種或其中幾種的混合物。
7.一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法是按以下步驟完成一、制備硫酸自由基溶液首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后將水溶液的PH值調(diào)至Γ8，溫度控制為15°C 3(rC，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為100r/min 4000r/min下處理lmin 400min,即得到硫酸自由基懸浮液；二、降解將待處理廢氣以ImVhlOm3A流速流過步驟一制備的硫酸自由基懸浮液，即完成待處理廢氣中有機(jī)物的降解；若步驟一中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟一中得到的水溶液中S2 082_的濃度為O. 5 μ mol/L^lOO μ mol/L,且步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2 082_的質(zhì)量比為(廣100) :1 ;若步驟一中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟一中得到的水溶液中HS05_的濃度為O. 5 μ mo I/L^l 00 μ mol/L,且步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HS05_的質(zhì)量比為100) :1。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于步驟一中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe2O4、MnFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4, PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4和CaFe2O4中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為M^NxFe2O4，其中O < X < 1，M為N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr,Pb,Sr,Ba 或 Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或 Bi，且 M 與 N 是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(0. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(0. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe204、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的金屬氧化物為Ti02、Zn0、Cu0、Al203、Mn02、Ni0、Co304和V2O5中的一種或其中幾種的混合物；步驟二中所述的待處理廢氣為化工廠廢氣、鋼鐵廠廢氣、制藥廠廢氣、煉焦廠廢氣、煉油廠廢氣或汽車尾氣。
9.一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法是按以下步驟完成一、預(yù)處理首先將待處理土壤的PH值調(diào)至Γ8，溫度控制為15°C 30°C，相對(duì)濕度調(diào)至509Γ80%，得到預(yù)處理土壤；二、降解首先將過硫酸鹽或單過硫酸鹽加入去離子水中，配置成水溶液，然后加步驟一得到的預(yù)處理土壤中，再加入尖晶石鐵氧體類催化劑，并在攪拌速度為100r/min 4000r/min下處理lmin、00min,即完成待處理土壤中有機(jī)物的降解；步驟二中所述的水溶液與步驟一得到的預(yù)處理土壤的體積比為(0. 2^0. 9) :1 ;若步驟二中加入的是過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中S2082_的濃度為0.5 μ mol/L^lOO μ mol/L,且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中S2082_的質(zhì)量比為(廣100) :1 ;若步驟二中加入的是單過硫酸鹽時(shí)步驟二中得到的水溶液中hso5_的濃度為O. δμπιοΙ/Ι^ΙΟΟμπιοΙ/Ι，且步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑與水溶液中HSO5-的質(zhì)量比為(I 100) :1。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種利用尖晶石鐵氧體類催化劑促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，其特征在于步驟二中所述的尖晶石鐵氧體類催化劑為尖晶石鐵氧體、金屬摻雜尖晶石鐵氧體、尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物或尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物；其中所述的尖晶石鐵氧體為 NiFe204、MnFe204、CoFe204、ZnFe204、MgFe204、CuFe204、CrFe2O4, PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4和CaFe2O4中的一種或其中兩種的混合物，其中所述的金屬摻雜尖晶石鐵氧體的分子式為M^NxFe2O4，其中O < X < 1，M為N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr,Pb,Sr,Ba 或 Bi，N 為 N1、Ag、Mn、Co、Zn、Mg、Cu、Cr、Pb、Sr、Ba 或 Bi，且 M 與 N 是不同的元素；其中所述的尖晶石鐵氧體/碳質(zhì)材料復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和碳質(zhì)材料制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與碳質(zhì)材料的質(zhì)量比為(O. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe2O4、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的碳質(zhì)材料為活 性炭、碳納米管、石墨烯和竹碳中的一種或其中幾種的混合物；其中所述的尖晶石鐵氧體/金屬氧化物復(fù)合物由尖晶石鐵氧體和金屬氧化物制成而成，所述的尖晶石鐵氧體與金屬氧化物的質(zhì)量比為(O. 5^1. 5) : 1，所述的尖晶石鐵氧體為NiFe204、MnFe204、CoFe2O4、ZnFe2O4、MgFe2O4、CuFe2O4、CrFe2O4、PbFe2O4、SrFe2O4、BaFe2O4 或 CaFe2O4,所述的金屬氧化物為Ti02、ZnO、CuO, A1203、MnO2, NiO、Co3O4和V2O5中的一種或其中幾種的混合物。
全文摘要
尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用及用于促進(jìn)過硫酸鹽產(chǎn)生自由基催化降解有機(jī)物的方法，它涉及一種尖晶石鐵氧體類催化劑的應(yīng)用及降解有機(jī)物的方法。本發(fā)明的目的是要解決現(xiàn)有催化劑作為硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑存在易被氧化分解、強(qiáng)度低、易破碎、有雜質(zhì)溶出、催化效率低和回收難，現(xiàn)有的活化技術(shù)存在反應(yīng)系統(tǒng)復(fù)雜、反應(yīng)條件苛刻、成本過高的問題。尖晶石鐵氧體類催化劑作為促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑促進(jìn)過硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生自由基的應(yīng)用；方法以尖晶石鐵氧體類催化劑作為促進(jìn)過硫酸鹽自由基產(chǎn)生的催化劑促進(jìn)過硫酸鹽或單過硫酸鹽產(chǎn)生硫酸自由基，然后利用硫酸自由基降解有機(jī)物。本發(fā)明主要用于催化降解有機(jī)物。
文檔編號(hào)B01D53/86GK103030208SQ20131000625
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月8日
發(fā)明者馬軍, 任月明, 林令強(qiáng), 關(guān)英紅, 張晨 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)