ZnFe0.25Al1.75O4催化剂在苯酚催化湿式氧化中的活性和稳定性

利用溶胶-凝胶法制备了ZnFe0.25Al1.75O4尖晶石复合氧化物催化剂,并将其用于苯酚催化湿式氧化反应.结果表明,这种催化剂对苯酚降解有较好的催化活性和稳定性.连续反应5次后,苯酚转化率为100%,COD去除率为88.7%.反应过程中,铁离子的溶出量先增加后减小,最终的出水金属离子浓度很低.第5次反应后的出水铁离子浓度为2.15 mg/L,锌离子浓度为1.53 mg/L.

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第2 8卷第 5期V0 . 2 1 8 N0. 5

催

化

学

报

20 0 7年 5月Ma 0 y 20 7

C ie o r a fC tls hns J u n l aayi e o s

文章编号：0 5— 8 7 2 0 ) 5 0 9—3 2 39 3 ( 0 7 o 3 5 0

Zn o 2 A1 7 化剂在苯酚催化湿式氧化中的 Fe 5 1 5催 04..

活性和稳定性徐爱华一鲁晓阳一，杨民 杜鸿章 孙承林，, ,,(中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连 1 6 2;中国科学院研究生院，北京 10 4 ) 1 10 3 2 0 0 9

摘要：用溶胶一胶法制备了 z F o 5 I7o尖晶石复合氧化物催化剂，将其用于苯酚催化湿式氧化反应 .结果表明，利凝 n e. A 1 5 4 2 .并这种催化剂对苯酚降解有较好的催化活性和稳定性 .连续反应 5次后，酚转化率为 10, O去除率为 8 .% .反应过程苯 0% C D 87中，离子的溶出量先增加后减小，终的出水金属离子浓度很低 .第 5次反应后的出水铁离子浓度为 2 1 g L,离子浓铁最 .5m/锌度为 15/ . . 3mg L

关键词：尖晶石；酚；催化湿式空气氧化；铁离子；出苯溶中图分类号：0 4 63文献标识码： A

减少水污染和对污染水环境的治理是目前人类

湿式氧化降解苯酚反应的前期，催化剂中的铁离该子溶出并参与反应；在反应后期，液中的铁离子溶重新回到催化剂表面 .这样，由于有均相金属离子

急需解决的问题 .有生物毒性和难降解有机物的含废水是主要污染源之一 .催化湿式空气氧化

( WAO) C过程是利用空气或纯氧气作为氧化剂，在催化剂的作用下，液相中的有机物转化为二氧化将碳和水，而达到去除废水中有机污染物的目从 的l .于催化湿式氧化过程处理废水的催化剂范 l用 j

的参与，催化剂对苯酚及其中问产物的降解速率有了很大提高；而最终的出水金属离子浓度则很低 .

采用溶胶一胶法制备 Z F o2A17O凝 n e- 1 5 4催化 5 .剂 l .催化湿式氧化降解苯酚的反应在 1L不锈钢

8 j 反应釜中进行，体操作步骤与文献[]具 8一致 .催化剂循环使用操作过程为：每次反应结束后冷却到 7 0℃,开反应釜，打将反应液小心地倾出并过滤，催化剂仍留在釜内，入新鲜苯酚溶液后，始新的反加开应 .液的化学需氧量 ( OD采用快速微波消解溶 C )法测定 .酚浓度采用高效液相色谱法 ( L分苯 HP C)析，色谱柱为 OD 2柱 ( 5 S 2 0mm×4 6mm) .,流动相

围很广，括贵金属催化剂和非贵金属催化剂 .贵包金属催化剂由于成本较高，在实际应用中受到限制 .非贵金属催化剂按活性大小大致分为四类：一是均相金属离子，活性高，容易产生二次污染，但回收费

用高；二是在低温下即具有高活性的氧化物，如 MnC一 — e0和 F— e0等，金属离子溶出量少， E eC一 E j其但在反应过程中积炭严重，以重复利用；三是具难有中等活性的氧化物， C— nA1 4和 C— r—如 uZ—— 0l uC— A1

为乙腈一磷酸 (积比为 4 6 0 4,检测波长水一体 0:0: . )为 2 0n总铁含量采用邻菲咯啉显色法在 Vai 1 m. rn a

0等，金属离子溶出和积炭现象同时存在；四 E j其是活性较低但金属离子溶出量少的氧化物，如

C r 0型紫外一见分光光度计上测定，测波长 ay5可检为 5 0n锌离子浓度采用电感耦合等离子体一 1 m.原子发射光谱法 (C— S分析 . I PAE ) 催化剂经历 5次反应时的活性和金属离子溶出 量的变化如表 1列， 1则示出了金属离子溶出所图 量随反应时问的变化 .从表 1可以看出，应 5次反

C O, e _和铁铝交联蒙托石 l等，者于 1 0℃连续 6 7 后 J 7反应 2 0h后可出现较严重的积炭现象 .总之， 4催

化湿式氧化用催化剂在反应过程中的积炭和在酸性条件下的活性组分流失是困扰这一领域的难题 . 本文介绍了一种不同于以上四种类型催化剂的ZnFe 2A 1 7O尖晶石复合氧化物催化剂 0 5。 54. .

.在催化

后，化剂仍保持了较高的活性，催苯酚转化率没有下

收稿日期： 0

7O—2第一作者：爱华，男，18 2 0一11 .徐 9 0年生，博士研究生 . 联系人：承林 .T l 0 1 )4 7 3 6— i csn i .ee .孙 e:(4 18 3 9 2;Emal l@dc a .n: u p基金来源：国家高技术研究发展计划 ( 6 8 3计划，2 0 A 0 2 0 . 0 2 A6 1 6 )

本文的英文电子版由 Esve出版社在 Si cDrc上出版 (t/www.cecdrc.o si c/oma/ 82 0 7 l i e r cnei t e e ht/ p: si ei tcm/c n eju l17 2 6 ) n e e

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