[00878230]木质纤维素酯／海藻酸钠复合球形类芬顿催化剂的制备方法及其应用

1.课题来源与背景：随着化学工业及其相关产业的高速发展，尤其是化工、农药、医药、造纸、印染、冶金等行业的发展，大量工业废水不达标外排，造成全国三分之一以上的河段受到污染，90％以上的城市水域污染严重，近50％的重点城镇水源地不符合饮用水标准。其中，有机废水的种类和数量日益增多，这些难生物降解的有机污染物在水中存在时间长、迁移范围广、处理难度大，对生态环境和人类健康的危害日益严峻，传统的处理技术难以满足越来越高的环保要求。因此，开发高效、经济的技术用于处理难生物降解、高毒性的有机污染物废水已迫在眉睫。高级氧化技术是一种新型废水处理技术，利用化学反应过程中产生的活性极强的自由基(如·OH、HO₂·等)使有机污染物大分子氧化降解为低毒或无毒的小分子，甚至直接矿化为水和二氧化碳。要达到深度氧化降解的效果，需要高效的氧化催化剂。常用的催化剂多含有重金属，容易残留在溶液中，催化剂使用后难以生物降解，造成二次污染，而且对pH值要求高，因此操作复杂、处理成本较高。 2.技术原理及性能指标：该发明的目的之一就是，提供一种催化效能高、不含重金属离子、生产工艺简单且能将木质纤维素综合利用起来的催化剂，用来处理废水。经过机械活化酯化改性后的产品，一方面可以可提高木质纤维素羟基和酚羟基的含量，另一方面通过酯化反应接入了羧基，具有很强的络合吸附和螯合铁离子的能力，在使用过程中铁离子不会流失。该发明还提供了上述方法得到的木质纤维素酯基类芬顿催化剂在废水处理方面的应用。 3.技术的创造性与先进性：(1)所得产品表面有大量的羟基、酚羟基、羧基等官能团，具有催化、活化氧化剂的功能；这些官能团能吸附废水中的有机物，使氧化降解反应在催化剂表面进行，有效提高了降解效果；(2)产品中负载的铁离子/亚铁离子能产生芬顿效应，并与木质纤维素酯的有机官能团产生协同作用，能催化氧化剂产生强氧化性的羟基自由基或过氧自由基，加速有机污染物的降解；(3)该发明所制备的催化剂内部为多孔结构，比表面积和孔容量大，比不成球的木质纤维素酯的比表面积提高50％以上，能更有效吸附废水中有机物进行氧化降解。(4)海藻酸钠有大量的羧基基团，与木质纤维素酯、铁离子形成协同作用，提高催化效率。 4.技术的成熟程度，适用范围和安全性：该发明属于废水处理领域，涉及木质纤维素改性，具体来说是一种木质纤维素酯/海藻酸钠复合球形类芬顿催化剂的制备方法及其应用。产品不含重金属，不会出现重金属溶出所带的二次污染，应用于催化有机废水氧化降解可在常压下进行，只需要带搅拌的氧化降解反应器，操作简便。特别是应用在已有废水处理系统时不需改变原来处理工艺，可直接应用。该发明以纤维质固废物等为原料，变废为宝，以废治废，实现纤维质固废物的资源化、高值化利用。