本發(fā)明屬于有機(jī)廢水處理用催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

低熔點(diǎn)纖維因結(jié)晶性較差沒(méi)有明顯熔點(diǎn)，更確切的說(shuō)是一種低溫?zé)崛劾w維，其作為一種新型粘合劑由于加工方便、能耗低，廣泛應(yīng)用于非織造布生產(chǎn)中，與傳統(tǒng)化學(xué)粘合劑相比，具有粘結(jié)性好、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，低溫?zé)崛坶L(zhǎng)絲作為鞋面膠粘劑在3D飛織鞋面的織造中也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，不但降低了生產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化了鞋面的生產(chǎn)過(guò)程，而且相對(duì)傳統(tǒng)使用膠水粘合而言實(shí)現(xiàn)了環(huán)保要求。

目前，市場(chǎng)上用于3D飛織鞋面的低溫?zé)崛劢z包括兩種類型：一種是低溫?zé)崛劬埘０奉悾吹蜏責(zé)崛勰猃垼饕侵溉退脑獰o(wú)規(guī)共聚酰胺，如CN101555635A中所公開(kāi)的方法；另一種是低溫?zé)崛劬埘ヮ?，主要是指低溫?zé)崛跴ET類纖維。低溫?zé)崛勰猃埦哂袃?yōu)良的粘結(jié)性和柔韌性，但是價(jià)格高，用于3D飛織鞋面使得成本增加很多。而低溫?zé)崛劬埘ト鐚＠鸆N 1962716A中所述，雖然成本上相比尼龍有優(yōu)勢(shì)，但是織造的鞋面硬挺韌性差、易脆裂、粘結(jié)強(qiáng)度低。

為解決上述問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)通常采用1，4-丁二醇取代乙二醇并添加一定改性劑制備綜合性能優(yōu)異的低溫?zé)崛劬埘?。CN 101338023A公開(kāi)的技術(shù)方案采用PTA，IPA，1，4-丁二醇和聚乙二醇制得熔點(diǎn)在110-160℃的改性低熔點(diǎn)共聚酯，產(chǎn)品具有結(jié)晶性能好、特性黏度高及不易粘連的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)晶度較高的低溫?zé)崛劢z，用于3D飛織鞋面經(jīng)熱定型后容易造成白點(diǎn)，影響鞋面外觀。另外，日本公開(kāi)號(hào)為10-298271的專利的技術(shù)方案中的酯化反應(yīng)是在加壓條件下進(jìn)行，使得酯化過(guò)程中四氫呋喃生成比例較高，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能和生產(chǎn)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑，由膨潤(rùn)土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和鐵粉通過(guò)氯化鈣交聯(lián)制成，其中，膨潤(rùn)土和海藻酸鈉為包埋劑，氯化鈣為交聯(lián)劑。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述膨潤(rùn)土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和氯化鈣的比例為：2～4g∶0.2～1g∶2～5g∶100mL∶2～10g。

一種上述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將膨潤(rùn)土和活性炭粉溶于去離子水中，攪勻后再加入海藻酸鈉，攪拌至均勻，然后再攪拌6～10h；

(2)在步驟(1)所得的物料中添加鐵粉，然后攪拌5～30min；

(3)將無(wú)水氯化鈣完全溶解于去離子水中，得氯化鈣溶液，該氯化鈣溶液的濃度為4～8wt％；

(4)將步驟(2)所得的物料滴入步驟(3)所得的氯化鈣溶液中，形成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(5)將步驟(4)所得的凝膠小球用去離子水進(jìn)行洗滌，即可得到所述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑。

上述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑在處理含有有機(jī)污染物的廢水中的應(yīng)用。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在常溫和中性pH的條件下，將所述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑與過(guò)硫酸鹽一同加入到所述廢水中。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述過(guò)硫酸鹽在所述廢水中的濃度為0.5～2.5mmol/L，所述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑在所述廢水中的濃度為4～8g/L。

進(jìn)一步優(yōu)選的，所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸鉀。

本發(fā)明的有益效果：

1、本發(fā)明的鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑與過(guò)硫酸鹽一同加入含有有機(jī)污染物的廢水中，二者接觸形成大量具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基，從而氧化有機(jī)污染物使其降解。

2、本發(fā)明鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑與過(guò)硫酸鹽協(xié)同作用，無(wú)需外加能量，常溫中性pH條件下即能達(dá)到反應(yīng)所需條件，相比于均相過(guò)硫酸鹽體系，非均相過(guò)硫酸鹽體系能夠持續(xù)不斷地提供硫酸根自由基，從而持續(xù)降解水中的有機(jī)污染物。

3、本發(fā)明的鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑的效率高，其形成的多孔結(jié)構(gòu)，內(nèi)部表面積大，較好的負(fù)載鐵和炭。

4、本發(fā)明鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑與過(guò)硫酸鹽的投加量均很少，而且鐵離子的釋放量很小，從而降低成本，并且催化劑經(jīng)過(guò)過(guò)濾后可分離再次使用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑的外觀圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1制備的鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑的電子顯微鏡照片。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例2中不同體系處理水中活性黑5(RBK5)的效果圖。

圖4是本發(fā)明實(shí)例例2中不同的體系總鐵的溶出量對(duì)比圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明和描述。

實(shí)施例1

(1)將2～4g膨潤(rùn)土溶于去離子水(去離子水100mL)，再加入0.2～1g活性炭粉，最后加入2～5g海藻酸鈉攪拌至溶解；

(2)將步驟(1)所得的物料放在機(jī)械攪拌6～10h；

(3)在步驟(2)所得的物料添加鐵粉2～10g，然后攪拌5～30min；

(4)配制濃度為4～8wt％的氯化鈣溶液；

(5)將步驟(3)所得的物料倒入漏斗中，然后將步驟(4)的氯化鈣溶液放在磁力攪拌器上，然后讓步驟(3)所得的物料在上述氯化鈣溶液中凝膠成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(6)將步驟(5)所得的凝膠小球用去離子水進(jìn)行洗滌，將其進(jìn)行水封或者真空保存?zhèn)溆?，得到如圖1和圖2所示的所述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑。

實(shí)施例2

鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑(小球，MABs)的制備：

(1)將2g膨潤(rùn)土溶于去離子水(去離子水100mL)，再加入0.2g活性炭粉，最后加入2g海藻酸鈉攪拌至溶解；

(2)將步驟(1)所得的物料放在機(jī)械攪拌6～10h；

(3)在步驟(2)所得的物料添加鐵粉2g，然后攪拌5～30min；

(4)配制濃度為4wt％的氯化鈣溶液；

(5)將步驟(3)所得的物料倒入漏斗中，然后將步驟(4)的氯化鈣溶液放在磁力攪拌器上，然后讓步驟(3)所得的物料在上述氯化鈣溶液中凝膠成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(6)將步驟(5)所得的凝膠小球用去離子水進(jìn)行洗滌，然后備用。

向兩組反應(yīng)器中分別加入100mL含有50mg/L的活性黑5(RBK5)溶液，接著分別加入鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑(小球，MABs)，使其濃度分別為4g/L，向其中一組投加氧化劑過(guò)硫酸鹽(過(guò)硫酸鈉)的濃度為100mmol/L的溶液2mL，其濃度為2mmol/L。用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)檢測(cè)處理效果，如圖3所示，在25℃和pH值為7條件下，30min后RBK5的降解率為95.42％。

由圖4可知反應(yīng)進(jìn)行到30min，F(xiàn)e+C/PDS的體系鐵溶出達(dá)134.09mg/L，而Fe-MABs/PDS體系的鐵溶出僅為4.24mg/L，是Fe+C/PDS體系鐵溶出的3.16％，可見(jiàn)Fe-MABs/PDS體系可以大大降低鐵的溶出量，從而提高鐵的使用效率，也降低過(guò)量鐵流失造成的過(guò)硫酸鹽浪費(fèi)。(PDS為過(guò)硫酸鹽)

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可知，本發(fā)明的技術(shù)方案在下述范圍內(nèi)變化時(shí)，仍然能夠得到于上述實(shí)施例相同或相近的技術(shù)方案，仍然屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍：

一種鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑，由膨潤(rùn)土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和鐵粉通過(guò)氯化鈣交聯(lián)制成，其中，膨潤(rùn)土和海藻酸鈉為包埋劑，氯化鈣為交聯(lián)劑。所述膨潤(rùn)土、活性炭、海藻酸鈉、去離子水和氯化鈣的比例為：2～4g∶0.2～1g∶2～5g∶100mL∶2～10g。

一種上述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑的制備方法，包括如下步驟：

(1)將膨潤(rùn)土和活性炭粉溶于去離子水中，攪勻后再加入海藻酸鈉，攪拌至均勻，然后再攪拌6～10h；

(2)在步驟(1)所得的物料中添加鐵粉，然后攪拌5～30min；

(3)將無(wú)水氯化鈣完全溶解于去離子水中，得氯化鈣溶液，該氯化鈣溶液的濃度為4～8wt％；

(4)將步驟(2)所得的物料滴入步驟(3)所得的氯化鈣溶液中，形成凝膠小球，并浸泡0.5～2h；

(5)將步驟(4)所得的凝膠小球用去離子水進(jìn)行洗滌，即可得到所述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑。

上述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑在處理含有有機(jī)污染物的廢水中的應(yīng)用。在常溫和中性pH的條件下，將所述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑與過(guò)硫酸鹽一同加入到所述廢水中。所述過(guò)硫酸鹽在所述廢水中的濃度為0.5～2.5mmol/L，所述鐵碳-膨潤(rùn)土海藻酸鈉凝膠催化劑在所述廢水中的濃度為4～8g/L。所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸鈉或過(guò)硫酸鉀。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說(shuō)明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。