一种邻苯二甲酰肼亚铁的制备方法及应用

摘要

本发明涉及到有机废水处理工艺领域，具体为一种邻苯二甲酰肼亚铁的制备方法及应用。所述制备方法包括以下步骤：将邻苯二甲酸，氢氧化钠溶于水中，再加入草酰二肼、亚铁盐，水热反应，冷却，过滤，洗涤，干燥得邻苯二甲酰肼亚铁晶体颗粒物。将粗砂与所得邻苯二甲酰肼亚铁颗粒混匀装柱，在废水中加入双氧水后，使其缓慢通过柱体，对废水中的有机污染物进行降解。本发明所得邻苯二甲酰肼亚铁晶体颗粒物直接用于污水处理，无需二次成型或者负载。使用时无需调节水体pH值，也无需后续除铁，操作使用方便。

权利要求

1.一种邻苯二甲酰肼亚铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将邻苯二甲酸，氢氧化钠以摩尔比2：5的比例溶于水中，再加入草酰二肼、亚铁盐，加入反应釜中水热反应，冷却，过滤，洗涤，干燥得邻苯二甲酰肼亚铁晶体颗粒物。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述邻苯二甲酸，草酰二肼，亚铁盐的摩尔比为1：1：1。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水热反应温度为120‑150℃，反应时间为12‑24小时。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述亚铁盐为氯化亚铁，硫酸亚铁中的一种或其混合物。

5.如权利要求1 4任一项制备方法所得邻苯二甲酰肼亚铁在催化降解水体有机物中的~应用，其特征在于，包括如下步骤：将粗砂或碎石与权利要求1 4任一项所得邻苯二甲酰肼~亚铁颗粒混匀装柱，在废水中加入双氧水后，使其缓慢通过柱体。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于，所述粗砂或碎石与邻苯二甲酰肼亚铁的质量比为30‑50：1。

7.如权利要求5所述的应用，其特征在于，废水水体通过速度为0.1‑0.3m/min。

8.如权利要求5所述的应用，其特征在于，根据水体中有机物的浓度适量选择双氧水的加入量，水体COD在200‑500mg/L时按千分之五的比例添加，500‑1000mg/L按百分之一的比例添加。

说明书

一种邻苯二甲酰肼亚铁的制备方法及应用

技术领域

[0001] 本发明属于无机化学领域，涉及到有机废水的处理工艺，具体为一种邻苯二甲酰肼亚铁的制备方法及应用。

背景技术

[0002] 有毒难降解有机污染物(如农药、染料等)引起的环境问题已成为当今影响人类生存与健康的重大问题。这些污染物毒性大，难降解，即使浓度很低也容易引起人类及动物致畸、致癌、致突变，并且由于其结构稳定，利用现有的生物、物理、化学等处理技术很难处理这些污染物。这些直接威胁着动物和人类的繁衍与生存。

[0003] 国际上针对有毒难降解有机污染物降解处理最有应用前景、研究最活跃的技术是在光催化剂的作用下，以廉价、清洁和无穷尽的太阳光能为能源，以空气中的氧气和其他“绿色”的氧化性物种(如过氧化氢等)为氧化剂的光催化氧化降解。适应国际化的要求，处理水体中有机污染物的方法主要是半导体光催化，由其产生氢氧自由基使有机物有效氧化。在此方面，通过近半个世纪的探索，以TiO2、复合金属化合物为代表的光催化技术得到了广泛的研究，在有毒污染物的可见光光催化降解、复合半导体新型可见光光催化剂及其光催化反应机理等方面的研究取得了一系列重要进展，研究发现大多数有机物都可在可见光或太阳光照射下成功地在复合半导体表面进行降解和矿化，不仅仅是发色团或共轭结构的简单断键，而是高度矿化为CO2和无机离子的不可逆分解，从而极大的扩展了光催化的响应光谱范围，为利用太阳光降解日益严重的有机污染物提供了一种新的高级氧化技术途径。但是半导体光催化剂存在光生电子和空穴发生简单复合、可见光的利用和光量子效率低、液固反应体系中催化剂粒子难以回收和再利用等缺点，尽管通过改性、贵金属沉积、半导体复合、表面光敏化、离子掺杂等手段也没有获得重大突破，因而限制了此种方法的深入运用。

[0004] 目前，工业上废水的处理普遍采用芬顿氧化法来进行，它是利用双氧水作为氧化剂，以硫酸亚铁为催化剂，在酸性条件下将有机物氧化、分解或矿化。此方法的缺点在于其本身属于均相催化，作为添加的铁盐不能保留在这个过程中，因此需要进一步的阻止额外的水污染。为了避免连续亏损催化剂及在处理后去除铁的需要，需要使用非均相催化剂，如附载在粘土、硅石、分子筛等上面，这不仅增加成本，还严重影响效率。为此，我们开发了一款高效异相催化剂邻苯二甲酰肼亚铁，因其本身就是颗粒状，不需要成型或附载且催化效果优于一般的芬顿反应，这为治理和控制有毒污染物提供新的有效的技术途径。

发明内容

[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种邻苯二甲酰肼亚铁的制备方法及应用，该方法所得邻苯二甲酰肼亚铁可直接用于工业有机废水的处理。属于非均相催化，催化剂可长期使用，且催化高效，能够满足工业生产有机废水处理的需要。

[0006] 本发明的具体方案如下：

[0007] 一种邻苯二甲酰肼亚铁的制备方法，包括以下步骤：将邻苯二甲酸，氢氧化钠以摩尔比2：5的比例溶于水中，再加入草酰二肼、亚铁盐，在反应釜中水热反应，冷却，过滤，洗涤，干燥得邻苯二甲酰肼亚铁晶体颗粒物。

[0008] 优选地，所述邻苯二甲酸，草酰二肼，亚铁盐的摩尔比为1：1：1。

[0009] 优选地，所述水热反应温度为120‑150℃，反应时间为12‑24小时。

[0010] 优选地，所述亚铁盐为氯化亚铁，硫酸亚铁中的一种或其混合物。

[0011] 本发明还公开了所得邻苯二甲酰肼亚铁在催化降解水体有机物中的应用，包括如下步骤：将粗砂或碎石与所得邻苯二甲酰肼亚铁颗粒混匀装柱，在废水中加入双氧水后，使其缓慢通过柱体。

[0012] 优选地，所述粗砂与邻苯二甲酰肼亚铁的质量比为30‑50：1。

[0013] 优选地，废水水体通过速度为0.1‑0.3m/min。

[0014] 优选地，根据水体中有机物的浓度适量选择双氧水的加入量，水体COD在200‑500mg/L时按千分之五的比例添加，500‑1000mg/L按百分之一的比例添加。

[0015] 相对于现有技术，本发明具有如下优势：

[0016] 草酰二肼在微碱性条件下加热缓慢分解生成的肼与邻苯二甲酸进一步反应形成邻苯二甲酰肼，进而与亚铁离子形成难溶性盐，生成大的晶体颗粒。可直接用于污水处理，无需二次成型或者负载。使用时无需调节水体pH值，也无需后续除铁，操作使用方便。

附图说明

[0017] 图1为实施例1所得邻苯二甲酰肼亚铁单晶体通过单晶衍射分析出的结构图。

具体实施方式

[0018] 下面结合具体实施例对本发明进一步说明，本发明的内容完全不限于此。

[0019] 实施例1

[0020] 称取邻苯二甲酸332g，氢氧化钠200g，溶解于2L自来水中，再加入草酰二肼236g，四水氯化亚铁398g，搅拌溶解后转入反应釜，密封，120℃反应12小时，冷却，过滤，洗涤，干燥得邻苯二甲酰肼亚铁立方晶体408g。选取大小适合的一颗单晶体使用X射线单晶衍射仪收集数据，利用shelxtl解析出准确结构，如图1所示。将制得的邻苯二甲酰肼亚铁与20公斤粗砂混匀，装入PVC管中，用乙醇配制含有机物的废水5L，测其COD为483mg/L，加入25mL双氧水，调节废水流动速度，控制在0.3m/min，在出水端取样测得COD为75.2mg/L。

[0021] 实施例2

[0022] 称取邻苯二甲酸332g，氢氧化钠200g，溶解于2L自来水中，再加入草酰二肼236g，七水硫酸亚铁556g，搅拌溶解后转入反应釜，密封，150℃反应24小时，冷却，过滤，洗涤，干燥得邻苯二甲酰肼亚铁立方晶体396g。将制得的邻苯二甲酰肼亚铁与12公斤碎石混匀，装入PVC管中，用甲基橙配制含有机物的废水5L，根据《国标GB11914‑89化学需氧量的测定》，测得其COD为789mg/L，加入50mL双氧水，调节废水流动速度，控制在0.1m/min，在出水端取样测得COD为56.5mg/L。

[0023] 实施例3

[0024] 称取邻苯二甲酸332g，氢氧化钠200g，溶解于2L自来水中，再加入草酰二肼236g，七水硫酸亚铁556g，搅拌溶解后转入反应釜，密封，130℃反应20小时，冷却，过滤，洗涤，干燥得邻苯二甲酰肼亚铁立方晶体412g。将制得的邻苯二甲酰肼亚铁与16公斤碎石混匀，装入PVC管中，用罗丹明B配制含有机物的废水5L，测其COD为669mg/L，加入50mL双氧水，调节废水流动速度，控制在0.2m/min，在出水端取样测得COD为66.7mg/L。

[0025] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明保护的范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在发明的保护范围之内。