一種分子印跡型多相類Fenton催化劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及類Fenton催化劑制備領(lǐng)域，具體涉及一種分子印跡型多相類Fenton催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著工業(yè)的發(fā)展，綜合廢水的成分變得越來(lái)越復(fù)雜，廢水的處理也變得越來(lái)越困難。但是，我們發(fā)現(xiàn)在實(shí)際廢水中，難降解的有機(jī)污染物大都濃度較低，其他易降解的有機(jī)污染物濃度則相對(duì)很高。使用化學(xué)氧化法處理此類廢水導(dǎo)致廢水中本可采用更經(jīng)濟(jì)的生物法處理的高濃度的易降解物質(zhì)也被氧化，增加了處理成本。因此，研究一個(gè)有效的選擇性氧化技術(shù)非常重要。
[0003]在化學(xué)氧化中，多相Fenton法作為一個(gè)有效的處理技術(shù)在過(guò)去幾十年已成功地使用在有毒有害有機(jī)污染物的降解并提高廢水的可生化性。由于Fenton技術(shù)是以鐵與過(guò)氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生的高活性和沒(méi)有選擇性的羥基自由基(.0H)作為氧化劑降解廢水中的有機(jī)污染物，因此，當(dāng)廢水中有多種污染物存在時(shí)它仍然難以實(shí)現(xiàn)選擇性的降解某一種有害物質(zhì)。考慮到多相Fenton催化過(guò)程是反應(yīng)物分子首先被吸附至固體催化劑表面然后進(jìn)行氧化，因此，可以通過(guò)提高催化劑對(duì)目標(biāo)污染物的選擇性吸附來(lái)提高選擇性氧化。
[0004]分子印跡材料由于其分子識(shí)別能力，特定的吸附性能已被廣泛研究，并且應(yīng)用于分離和傳感器中?？紤]到分子篩包含大量由Na+或骨架上的Al3+產(chǎn)生的路易斯酸中心，這些路易斯酸結(jié)合位點(diǎn)可以與路易斯堿相結(jié)合，這些特點(diǎn)為分子印跡技術(shù)的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)。此外，分子篩的離子交換是在帶有Al3+的骨架上進(jìn)行的，每一個(gè)A13+所帶的一個(gè)負(fù)電荷，不僅可以結(jié)合Na+，也可以結(jié)合其它陽(yáng)離子，故Fe3+可以進(jìn)入分子篩的晶格取代鈉離子改性分子篩成為類Fenton催化劑。
[0005]因此，利用分子印跡技術(shù)改性分子篩并負(fù)載Fe3+制備的分子印跡型多相類Fenton催化劑既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)混合體系中某種物質(zhì)的選擇性吸附又能達(dá)到催化氧化的處理效果，并以此實(shí)現(xiàn)多相類Fenton技術(shù)的選擇性氧化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種分子印跡型多相類Fenton催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下:
[0008]1.一種分子印跡型多相類Fenton催化劑由4A分子篩、硝酸高鐵鹽和亞甲基藍(lán)(MB)制成，所述的分子印跡型多相類Fenton催化劑為籃色固體粉末，不溶于水、乙醇、硫酸、鹽酸和氨水。
[0009]2.一種分子印跡型多相類Fenton催化劑的制備方法，操作步驟如下:
[0010]1)將10g 4A分子篩添加到200mL用模板分子亞甲基藍(lán)配制的飽和溶液中，調(diào)整pH為4，保持水溫80°C恒溫水浴一周。接著用索氏提取洗脫模板分子，持續(xù)24h，所述索氏提取溶劑是甲醇和乙酸的混合物，甲醇和乙酸的體積比為9:1，獲得的沉淀依次用乙醇、pH=4的鹽酸和去離子水清洗，自然光干燥后得到改性的4A分子篩粉末。
[0011]2)將20g改性的4A分子篩粉末加入到200mL的Fe (N03) 3.9H20溶液中，控制pH=4，在30°C條件下恒溫子里攪拌24h，反應(yīng)完后將所得沉淀用超純水洗滌至濾液中無(wú)鐵離子，過(guò)濾，置于烘箱中烘干后充分研磨，即得到分子印跡型多相類Fenton催化劑M1-FZ，烘干條件為105°C，烘干時(shí)間為12h，粉末的粒徑為150?200目。
[0012]作為參照，制備過(guò)程中未使用步驟1，而其他步驟都相同制備得到未印記的多相類Fenton催化劑FZ。
[0013]3.一種分子印跡型多相類Fenton催化劑的應(yīng)用是將分子印跡型多相類Fenton催化劑應(yīng)用于有機(jī)污水處理。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1.傳統(tǒng)的分子印跡聚合物多為有機(jī)分子印跡聚合物，其容易產(chǎn)生坍塌和膨脹，而本發(fā)明制備的全無(wú)機(jī)型分子印跡聚合物穩(wěn)定性好、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，此外提高了類Fenton技術(shù)的氧化選擇性。
[0016]2.本發(fā)明的突出特點(diǎn)在于制備方法簡(jiǎn)便易行，所制備分子印跡型多相類Fenton催化劑對(duì)目標(biāo)污染物具有較高的氧化選擇性，穩(wěn)定性好，使用壽命較長(zhǎng)，減少二次污染，更在一定程度上節(jié)約了污水處理的成本，為有機(jī)廢水的處理提供新的思路。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為分子印跡型多相類Fenton催化劑M1-FZ和未印記的多相類Fenton催化劑(FZ)對(duì)MB的吸附容量圖。
[0018]圖2為分子印跡型多相類Fenton催化劑M1-FZ和未印記的多相類Fenton催化劑(FZ)對(duì)MB的降解效率圖。
[0019]圖3為分子印跡型多相類Fenton催化劑在重復(fù)使用下對(duì)MB的降解效率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所例舉的具體實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1
[0022]—種分子印跡型多相類Fenton催化劑的制備，步驟如下:
[0023]1.將10g 4A分子篩添加到200mL用模板分子亞甲基藍(lán)配制的飽和溶液中，調(diào)整pH為4，保持水溫80°C恒溫水浴一周。接著用索氏提取洗脫模板分子，持續(xù)24h，所述索氏提取溶劑是甲醇和乙酸的混合物，甲醇和乙酸的體積比為9:1，獲得的沉淀依次用乙醇、pH=4的鹽酸和去離子水清洗，自然光干燥后得到改性的4A分子篩粉末。
[0024]2.將20g改性的4A分子篩粉末加入到200mL的Fe (N03) 3.9H20溶液中，控制pH=4，在30°C條件下恒溫子里攪拌24h，反應(yīng)完后將所得沉淀用超純水洗滌至濾液中無(wú)鐵離子，過(guò)濾，置于烘箱中烘干后充分研磨，即得到分子印跡型多相類Fenton催化劑，烘干條件為105°C，烘干時(shí)間為12h，粉末的粒徑為150?200目，即得到分子印跡型多相類Fenton催化劑M1-FZ。
[0025]作為參照，制備過(guò)程中未使用步驟1，而其他步驟都相同制備得到未印記的多相類Fenton催化劑FZ。
[0026]實(shí)施例2
[0027]—種分子印跡型多相類Fenton催化劑的應(yīng)用:
[0028]取100mL濃度為10mg/L的MB溶液(濃度為10mg/L)兩份于兩個(gè)250mL錐形瓶中，分別加入60mg實(shí)施例1所得的ΜΙ-FZ和FZ兩種催化劑，調(diào)節(jié)pH = 4，置于30°C恒溫水浴震蕩器中吸附，每隔一段時(shí)間取樣測(cè)其吸附容量。計(jì)算得到ΜΙ-FZ對(duì)MB的平衡吸附量為44.6mg g \達(dá)到吸附平衡的時(shí)間約為3h ;FZ對(duì)MB的平衡吸附量為15.6mg g \達(dá)到吸附平衡的時(shí)間約為lh ;且ΜΙ-FZ和FZ對(duì)MB的吸附符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。
[0029]實(shí)施例3
[0030]—種分子印跡型多相類Fenton催化劑的應(yīng)用:
[0031]取100mL濃度為100mg/L的雙酚A(BPA)溶液于250mL錐形瓶中，分別加入60mg實(shí)施例1所得的ΜΙ-FZ和FZ兩種催化劑，調(diào)節(jié)pH = 4，置于