凹凸棒土负载CeO2催化氧化处理亚甲基蓝染料废水

凹凸棒土负载CeO2催化氧化处理亚甲基蓝染料废水3陈志刚1,郭亭亭1,李霞章1,陈丰1,陆晓旺1,张跃2(1.江苏工业学院材料科学与工程学院,江苏常州213164;2.江苏工业学院精细化工研究所,江苏常州213164)摘要:采用均相沉淀法,以Ce(NO3)3·6H2O为原料,HMT为沉淀剂,制备了ATP/CeO2纳米复合材料。并以H2O2为氧化剂,利用该复合材料对亚甲基蓝(MB)染料模拟废水进行了催化氧化处理,分别考察了催化剂的投加量及CeO2的负载量对MB降解的影响规律。研究结果表明,负载CeO2凹凸棒土纳米复合催化剂的催化活性明显高于相同条件下制备的纯的CeO2,CeO2负载量及ATP/CeO2的投加量分别为40%和0.2g时,最大降解率可达96%,对亚甲基蓝表现出较强的催化活性。关键词:凹凸棒土;二氧化铈;亚甲基蓝;催化氧化中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:100129731(2009)10217092041引言目前,常用的处理印染废水的方法很多。其中利用双氧水处理对废水色度、COD均有很好的处理效果,并且由于具有去除率高、氧化速度快、无二次污染等优点,同时也避免了采用生化法处理时间长的缺点,因而受到广泛关注。CeO2具有良好的活性和稳定性,是稀土氧化物系列中活性最高的一个氧化物催化剂,具有较为独特的晶体结构、较高的储氧和释放氧的能力,较强的氧化2还原性能(Ce3+/Ce4+),并且已被作为催化剂的活性组分应用到工业催化领域[1,2]。但是,纳米颗粒CeO2难与水分离而造成催化剂回收困难,限制了它的应用和发展。近年来以高比表面的材料作为载体与纳米CeO2复合制备催化剂成为CeO2催化研究领域中一个重要的发展方向。常用的载体材料包括碳纳米管、活性炭、γ2Al2O3、海泡石等[3,4]。凹凸棒土是一种富含水镁铝硅酸盐的粘土矿物,具有独特的层链状晶体结构,晶粒呈十分细小的棒状形态,较大的比表面积为许多金属(或其氧化物)的固定化提供了有利条件,并且它具有比其它黏土更好的的吸附性能[5],应用于废水处理已有广泛报道[6,7],并取得了显著的效果。然而将CeO2负载于凹凸棒土表面并将其应用于有机废水的处理的研究尚未见报道。因此结合CeO2良好的催化氧化性能和凹凸棒土特殊的结构制备了负载CeO2凹凸棒土复合催化剂,利用CeO2与凹凸棒土的复合一方面可以实现CeO2的稳定固载;另一方面复合后比表面积的较大增加也增强了催化剂与氧化剂和污染物的接触,更有利于催化降解有机污染物。本文以凹凸棒土作为载体,采用均相沉淀法制备了负载CeO2凹凸棒土复合催化剂,并以H2O2为氧化剂研究了不同条件下该复合材料对亚甲基蓝染料模拟废水的催化性能。2实验2.1主要仪器及原料2.1.1主要仪器数显恒温水浴锅,数显水浴恒温磁力搅拌器(金坛市杰瑞尔电器有限公司);Spectrumlab22PC型分光光度计(上海棱光技术有限公司)。2.1.2主要原料凹凸棒土(ATP):来自江苏南大紫金科技集团有限公司;六水合硝酸亚铈(Ce(NO3)3·6H2O,分析纯,国药集团化学试剂有限公司);六次亚甲基四胺(C6H12N4(HMT),分析纯,国药集团化学试剂有限公司);双氧水(H2O2,分析纯,国药集团化学试剂有限公司)。2.1.3亚甲基蓝溶液采用上海润捷化学试剂有限公司生产的亚甲基蓝配制成浓度为50mg/L的溶液以备用。2.2表征用德国布鲁克AXS公司生产的D82Advance型X射线衍射(X2raydiffraction,XRD)仪对合成样品进行物相鉴定,CuKα(λ=0.154056nm),扫描范围为5～80°;用Philips公司生产的Ticnai212型透射电镜(transmissionelectronmicroscope,TEM)观察粒子的形貌和粒径,仪器的工作电压为120kV;比表面(BET)的测定采用氮气吸附的方法,用ASAP22010C型吸附仪进行测试。2.3实验方法2.3.1ATP/CeO2的制备[8]将1g提纯后的凹凸棒土分散于100ml去离子水中,超声5min以保证凹凸棒土充分分散,将其转入三9071陈志刚等:凹凸棒土负载CeO2催化氧化处理亚甲基蓝染料废水3基金项目:国家自然科学基金资助项目(20771047);江苏省自然科学基金资助项目(BK2008541);江苏省工业支撑资助项目(BE2008033)收到初稿日期:2009203216收到修改稿日期:2009206201通讯作者:陈志刚作者简介:陈志刚(1955-),男,江苏高邮人,教授,博士生导师,主要从事微2纳孔材料的制备及应用研究。颈烧瓶中,在磁力搅拌下加入适量的摩尔比为1∶5的Ce(NO3)3·6H2O和C6H12N4(HMT),室温下搅拌30min,随后于较高的温度下加热2h,