本技术涉及水处理领域,特别是钴铁尖晶石催化剂的制备方法和其在废水处理中的应用。该方法包括混合无机三价铁盐和钴盐,形成尖晶石结构催化剂,有效处理废水。
背景技术
废水中通常含有大量的难生物降解的有机物残留,因此常规的污水处理工艺无法对其有效去除。这些有机物随着污水处理设施出水的排放进入水环境会对动植物和环境微生物等表现出一定的生物毒性,且通过水循环和食物链进一步传递扩散,对人类的用水安全和身体健康构成了极大威胁。因此,目前对废水中难降解有机污染物处理技术仍有迫切需求。
PMS(过硫酸氢盐,HSO5
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)在催化剂的活化作用下能够产生具有高氧化还原电位的活性氧物种(例如硫酸根自由基和羟基自由基等),这些活性氧物种能够快速降解、矿化有机污染物,并且这些活性氧物种的反应产物多为水体中常见的阴离子等,二次污染风险低。因此,基于PMS的高级氧化技术是一种高效、可靠、操作简便的废水处理手段。
目前,已有许多催化剂被研发并用于PMS活化,然而高性能催化剂的制备步骤大多比较繁琐。同时,催化剂的制备应考虑到成本问题,成本是限制水处理技术实际应用的重要因素。从原料成本角度,过渡金属及其金属氧化物的价格相对较低,且兼具高催化活性,优势明显。
近年来,纳米尺寸的钴氧化物催化剂被发现催化活性优异。理论研究表明,钴氧化物通过暴露的固相Co(II)-OH位点与PMS分子之间的电子转移或氧空位直接活化PMS产生具有高氧化还原电位的活性氧物种,进而实现有机污染物的快速降解。其中,具有尖晶石结构的钴基双金属氧化物催化剂兼具电子转移途径丰富、结构稳定、安全可靠、价格低廉等优势,是适用于实际废水处理的理想催化剂材料。然而,现有的钴基双金属氧化物催化剂制备步骤繁琐复杂,不利于大规模施行,限制了这类催化剂的大规模实际应用,且催化活性有待于进一步提升。
实现思路