申请日2018.10.19
公开(公告)日2019.01.18
IPC分类号B01J23/755; C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明属于水处理技术和环境功能材料领域，具体涉及一种用于碱性有机废水处理的镍基催化剂的制备方法。本发明采用试剂为镍盐，氨水和氢氧化钠，通过调节合成温度及镍盐、氨水与氢氧化钠溶液浓度可以一步合成镍基催化剂前驱体，操作简单安全、无毒无害、易控制;然后通过简单的煅烧即可制备镍基催化剂。本发明提供了一种制备高分散性片状镍基催化剂的方法，且在氮气保护下进行450℃煅烧制备的镍基催化剂具有最优活性;实现了利用制备出的高效稳定的镍基催化剂来提高氧化剂S2O82‑的活化效率，进而提高高级氧化技术在碱性有机废水处理中的反应速率并降低能耗。
权利要求书
1.一种用于碱性有机废水处理的镍基催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)，镍基催化剂前驱体的制备：
镍盐室温溶解于中性去离子水中，制备镍盐溶液A，加热升温至90℃并保持温度稳定;用蠕动泵以1.0 mL/min流量加入氨水，使镍盐溶液A的pH值达到9.0-10.0后停止，得到溶液B，继续保温0.5 h;
将氢氧化钠溶液通过蠕动泵以1.0 mL/min的流量加入溶液B中，经充分搅拌，待氢氧化钠溶液加入完成后，使得氢氧化钠与镍盐的摩尔比为2.1:1，体系再反应1.0 h;
反应结束后，反应体系自然冷却至室温，在6000 r/min转速的冷冻离心机中离心10min，然后用蒸馏水水洗，去除可溶性杂质离子，将所得固体置于冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到镍基催化剂前驱体;
步骤2)，镍基催化剂的制备：
将得到的镍基催化剂前驱体置于管式炉中，通入空气或氮气，以3℃/min的速率升温至450-600℃，然后在管式炉中恒温煅烧5.0 h，得到镍基催化剂。
2.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤1)中：镍盐采用六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)或六水合硝酸镍[Ni(NO3)2·6H2O]。
3.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤1)中：镍盐常温溶解于中性去离子水，得到的镍盐溶液中Ni2+浓度为0.1 mol/L。
4.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤2)中：通入氮气后，以3℃/min的升温速率升至450℃。
说明书
用于碱性有机废水处理的镍基催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于水处理技术和环境功能材料技术领域，特别涉及一种用于碱性有机废水处理的镍基催化剂的制备方法。
背景技术
氧化镍为p-型半导体(空穴型半导体)材料，宽带隙约3.6eV。晶体结构属立方晶系，面心立方结构。由于氧化镍(NiO)的特殊性质及在环境和能源领域中的潜在应用，使得它被广泛研究。目前，氧化镍在水处理吸附剂、催化剂、电化学超级电容器和锂离子电池等领域发挥着重要作用。
碱性高浓度有机废水具有碱性强(pH=8.0—11.0)、生物难降解有机污染物浓度高、水质复杂等特点，处理及资源化一直是水环境领域关注的热点和难点问题之一。生物法是目前较成熟的处理方法，但对于许多碱性有机废水，因碱度高、毒性强、有机污染物浓度高等特点，无法达到预期效果。芬顿和类芬顿高级氧化技术基于生成的强氧化性活性氧物质，可非选择性地将大分子有机物直接矿化或提高污染物的可生化性，具有反应速率高、能耗低等优点，在处理高浓度有机废水领域具有良好的前景。其中，基于活化过二硫酸盐(Peroxydisulfate, S2O82-)的高级氧化技术在碱性条件表现出高的氧化效率。此氧化技术的关键是开发高效稳定的催化剂，提高氧化剂S2O82-的活化效率，降低处理成本。本专利提出的高分散性片状镍基催化剂可以高效地活化S2O82-，且目前尚未见到公开文献中关于水处理技术和环境功能材料领域中的此种镍基催化剂制备方法的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于碱性有机废水处理的镍基催化剂的制备方法，实现了利用制备出的高效稳定的镍基催化剂来提高氧化剂S2O82-的活化效率，进而提高高级氧化技术在碱性有机废水处理中的反应速率并降低能耗。
本发明所采用的技术方案是，提供了一种用于碱性有机废水处理的镍基催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1)，镍基催化剂前驱体的制备：
镍盐室温溶解于中性去离子水中，制备镍盐溶液A，加热升温至90℃并保持温度稳定;用蠕动泵以1.0 mL/min流量加入氨水，使溶液A的pH值达到9.0-10.0后停止，得到溶液B，继续保温0.5 h;
将氢氧化钠溶液通过蠕动泵以1.0 mL/min的流量加入溶液B中，经充分搅拌，待氢氧化钠溶液加入完成后，使得氢氧化钠与镍盐的摩尔比为2.1:1，体系再反应1.0 h;
反应结束后，反应体系自然冷却至室温，在6000 r/min转速的冷冻离心机中离心10min，然后用蒸馏水水洗，去除可溶性杂质离子，将所得固体置于冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到镍基催化剂前驱体;
步骤2)，镍基催化剂的制备：
将得到的镍基催化剂前驱体置于管式炉中，通入空气或氮气，以3℃/min的速率升温至450-600℃，然后在管式炉中恒温煅烧5.0 h，得到镍基催化剂。
进一步地，所述步骤1)中：镍盐采用六水合氯化镍(NiCl2·6H2O)或六水合硝酸镍[Ni(NO3)2·6H2O]。
进一步地，所述步骤1)中：镍盐常温溶解于中性去离子水，得到的镍盐溶液中Ni2+浓度为0.1 mol/L。
进一步地，所述步骤2)中：通入氮气后，以3℃/min的升温速率升温至450℃。
本发明的有益效果是：
1.使用的原料成本低、方法简单、合成过程耗时短;
2.通过调节合成温度及镍盐、氨水与氢氧化钠溶液浓度可以一步合成镍基催化剂前驱体。
3.在空气或氮气中煅烧前驱体，可以得到高分散性片状且具有高催化活性的镍基催化剂。
4.催化效率高，受pH值影响小，将类芬顿氧化体系的pH值适用范围拓展到碱性。