铁铜铝柱撑粘土的制备及催化H2O2氧化降解4-氯酚研究

摘要

金属柱撑粘土已广泛用于含苯酚废水处理,但其催化氯酚氧化的报道尚不多见.本文以Na-膨润土为母板,采用共沉淀法合成了不同Al/(Cu+Fe)比、不同Cu/Fe比的柱撑粘土,通过X-射线衍射(XRD)、扫描电镜-能谱(SEM-EDX)、比表面积(BET)等表征和4-氯酚氧化反应测试,发现各铁铜铝柱撑粘土都能有效催化H2O2 氧化4-氯酚(4-CP),通常,4-CP在40℃、1h 内都能被完全氧化,柱撑液Al/(Cu+Fe)=1和Cu/Fe=1所得到的铁铜铝柱撑粘土催化效果更好一些.进一步地,选择柱撑液Al/Cu/Fe=9:0.5:0.5所得的催化剂,研究它的催化活性及4-CP 的反应条件,结果显示:该催化剂循环使用7次仍保持99％的活性,且在较宽的pH 范围(3.5-7.5)都保持高活性.随H2O2 浓度增加、催化剂剂量增加、温度升高、pH 降低,4-CP 氧化反应加快,但[H2O2]/[4-CP]〉15或催化剂用量超过0.5 g L-1,4-CP反应速率增加缓慢.综合考虑可行性和成本,认为该催化体系,最适宜的反应条件为:[4-CP]=250 mg L-1、[H2O2]/[4-CP]=15、[催化剂]=0.5 g L-1、反应温度40℃、反应时间1 h.