申请日2009.07.10
公开(公告)日2009.12.02
IPC分类号C02F1/78; B01J23/745
摘要
臭氧化处理污水体系中，污染物、催化剂和臭氧浓度都较低，三者的接触对于反应速率非常重要。纳米材料尺度小、比表面积大、分散好，具有重要的实用价值。本发明提出一种以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方法，加快了臭氧化处理水中苯酚的速率，具有广阔的应用前景。
权利要求书
1、一种以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方法，其特征在于将 α-FeOOH纳米材料作为催化剂加入到臭氧化污水处理体系中，促进有机污染物的降解。
2、根据权利要求1所述的以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方法， 其特征在于所用α-FeOOH纳米材料采用如下步骤制备得到：(1)将FeSO4·7H2O溶解 在水中，在搅拌下加入H2O2，在空气中搅拌、逐渐形成黄色浑浊料浆;(2)将黄色浑 浊料浆转移到耐压反应釜中，密封后在150℃下水热反应，然后自然冷却;(3)将所 得产物用水洗涤数次，于80℃下加热烘干，得到黄色粉体即为目标产物。
3、根据权利要求1所述的以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方 法，其特征在于在0-40℃的较低温度下进行。
4、根据权利要求1所述的以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方 法，其特征在于添加α-FeOOH纳米材料的质量与所处理污水的质量之比为0.0001-0.05。
说明书
一种以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方法
技术领域
本发明提供了一种以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方法，涉及 纳米材料、催化臭氧化和污水处理，属于环境催化和水处理领域。
技术背景
当前，随着工农业经济的发展，含有机污染物的污水排放量日益增多，尤其是来 自化学化工、农药、印染等行业的污水，含有多种毒害大、难降解的芳香类有机污染 物成分，给生态环境和人民生命安全、健康带来了极大的威胁。其中苯酚是一种典型 的污染物，被美国环境保护署列为优先控制的污染物之一，对该类废水的处理受到日 益重视。
催化臭氧化在常温常压下反应，操作方便、氧化能力强，在有机废水处理中应用 前景广阔，其关键是高效催化剂的开发，在固体催化剂表面发生的多相催化因为其可 以多次使用、避免二次污染而成为该领域的发展趋势。因为多相催化臭氧化是常温常 压下的多相(固相-气相-液相)反应，体系中水占绝对主体，有机污染物、臭氧和 催化剂的含量相对而言都很低，所以催化剂的比表面积以及在水中的分散性对于催化 性能极为重要。
纳米材料因为尺度小、分散性好、比表面积大，有助于提高催化效率，纳米催化 剂在催化臭氧化的研究正在引起国际上关注。目前报道的纳米催化剂以二氧化钛、氧 化锌等无机纳米材料居多。
α-FeOOH是常见的无机材料，表面羟基密集、价廉易得，在催化臭氧化中具有潜 在的应用价值，马军等深入研究了羟基氧化铁在催化臭氧化处理给水中的低浓度有机 污染物，并获得了授权专利(专利号ZL 200410013597.X)。开发高比表面、尺度小的新 型α-FeOOH纳米催化剂，对于研究α-FeOOH在臭氧化污水水处理中的应用、促进纳米 材料的实用化具有重要的意义。为此，在本发明中提出将α-FeOOH纳米材料用作臭氧 化催化剂，在国际上尚属首次。
本文主要提供α-FeOOH纳米催化剂在臭氧化污水处理中的使用方法，以及该纳米 催化剂的制备方法。
发明内容
一种以α-FeOOH纳米材料作为催化剂的臭氧化污水处理方法，其特征在于：在臭 氧化处理含有机污染物废水的体系中，添加α-FeOOH纳米材料作为催化剂，加快污染 物的降解。
随着具体处理条件的不同，比如温度、搅拌速率、污水中有机污染物浓度、催化 剂添加量等，催化效果会有所不同。本发明所提出的以α-FeOOH纳米材料作为催化剂 的臭氧化污水处理方法，通常在0-40℃的较低温度下进行，添加α-FeOOH纳米材料 的质量与所处理污水的质量之比为0.0001-0.05.
本发明中采用的α-FeOOH纳米催化剂，为纳米棒状结构，直径约10～30nm，长 度约40～150nm。本发明中的α-FeOOH纳米催化剂，采用的是简便、绿色的合成路线 得到的：仅以双氧水和硫酸亚铁为原料，在无任何有机溶剂、表面活性剂、模板剂的 情况下，借助α-FeOOH晶体结构的低温生长，制备结构规则均一的α-FeOOH纳米棒 多孔结构。该方法的具体步骤是：(1)将FeSO4·7H2O溶解在水中，在搅拌下加入H2O2， 在空气中搅拌、逐渐形成黄色浑浊料浆;(2)将黄色浑浊料浆转移到耐压反应釜中， 密封后在150℃下水热反应，然后自然冷却;(3)将所得产物用水洗涤数次，于80 ℃下加热烘干，得到黄色粉体即为目标产物。
本发明提出的α-FeOOH纳米催化剂及其臭氧化污水处理方法具有以下显著特点：
(1)所得α-FeOOH纳米催化剂尺度小、分散性好，有助于获得较好的催化效率;
(2)α-FeOOH纳米催化剂的制备方法操作简便，绿色无污染，容易实现较大规模 的生产和推广应用。