多孔磁性沸石载金属催化剂及其制备方法与应用技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种多孔磁性沸石载金属催化剂及其制
备方法与应用。
背景技术
随着化工产业的迅速发展，随之面临的问题是需要对产生的各种有机废水进行处
理，以避免环境污染，危害人体健康。目前，国内外现有的废水处理技术主要包括生物降解、
混凝、吸附、膜分离以及高级氧化技术，其中高级氧化技术又包括过硫酸盐活化、臭氧催化
氧化、光催化氧化等、芬顿反应等。
过硫酸盐氧化法是基于硫酸自由基(SO4-·)的一种新型高级氧化技术。过硫酸盐
在反应中可电离产生过硫酸根离子S2O82-，其分子中含有氧化性较强的双氧键O-O，其标准
氧化还原电位为E0＝+2.01V。但由于过硫酸盐比较稳定，在常温下反应速率较慢，对污染物
的降解效果不明显，需在光和热(hγ)、过渡金属(Mn+)等条件下催化活化，
应用过硫酸盐高级氧化技术的关键是获得可高效活化过硫酸盐产生硫酸自由基
的活化剂。采用常规的物理法如光、波等则需要增加额外的能量和装置，而常规的化学法如
过渡金属的活化可以在温和的条件下进行，然而这类催化剂如金属钴本身具有一定的毒
性，易引起二次污染。为确保排出水能够满足循环使用或者外排要要求，需对活化剂进行进
一步改进，因此，研究开发一种催化效率高的有机废水处理用的催化剂，这对污水处理来说
具有重要意义。
发明内容
本发明的首要目的是提供一种制备成本低、且催化效率高的多孔磁性沸石载金属
催化剂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种多孔磁性沸石载金属催化剂，其
是以沸石为载体，通过浸渍法将金属离子负载到沸石上得到。
本发明的第二个目的是提供一种如上所述沸石负载磁性金属催化剂的制备方法，
其步骤如下：
a)取沸石原料清洗烘干，粉碎至过80-120目筛，得粉末沸石；
b)配制硝酸盐溶液，称取粉末沸石，加入至配制的硝酸盐溶液中进行混合，在80-
120r/min、20-40℃的条件下反应22-26h，然后将生成物置于100-110℃的条件下烘20-30h，
研磨过80-120目筛，最后在450-550℃的条件下煅烧2-3h，即得多孔磁性沸石载金属催化
剂，硝酸盐溶液中的金属离子为Fe3+、Co2+或Ni2+，硝酸盐溶液中金属离子的质量分数为1％-
7％。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：与现有技术的常规金属催化剂相比，本
发明公开的多孔磁性沸石载金属催化剂制备方法简单，工艺容易控制，且该催化剂对染料
废水的催化降解效率高。同时，申请人采用了多种硝酸盐作为制备原料进行催化剂的制备，
经试验表明，硝酸铁、硝酸钴和硝酸镍这三种硝酸盐中的金属离子负载在载体沸石上得到
的催化剂均具有较好的催化性能。
与沸石作为进一步的优选方案，步骤a中的沸石原料用稀盐酸进行清洗，在烘干前
先用去离子水冲洗2-3次，然后将冲洗后的沸石置于110-120℃的条件烘至恒重。所述的沸
石原料直接从市场上购买即可，而具体在使用前对其先进行清洗，这样可以有效去除沸石
表面存留的杂质，从而保证金属离子在沸石上负载均匀性好，负载率高。
优选的，步骤b中的生成物是置于105℃的条件下烘24h，研磨过100目筛，最后在
500℃的条件下煅烧2h。
本发明的第三个目的是提供一种如上所述制备的金属催化剂在降解偶氮染料中
的应用，具体的，在偶氮染料中加入过硫酸钠和多孔磁性沸石载金属催化剂，通过反应处理
完成对偶氮染料的降解，降解完成后，通过磁性分离进行催化剂从水中的分离，处理后的水
外排，以完成染料废水的处理。
具体实施方式
以下通过实施例1-4对本发明公开的技术方案作进一步的说明：
实施例1：多孔磁性沸石载铁催化剂的制备
a)取沸石原料清洗烘干，粉碎至过80-120目筛，得粉末沸石；
b)称取九水合硝酸铁0.368g，溶解在50mL纯水中，配制成硝酸铁溶液，称取粉末沸
石10g，加入至配制的硝酸铁溶液中进行混合，在100r/min、30℃的条件下反应24h，然后将
生成物置于105℃的条件下烘24h，研磨过100目筛，最后在500℃的条件下煅烧1.5h，即得多
孔磁性沸石载铁催化剂。
实施例2：多孔磁性沸石载钴催化剂的制备
a)取沸石原料清洗烘干，粉碎至过80-120目筛，得粉末沸石；
b)称取九水合硝酸钴1.298g，溶解在50mL纯水中，配制成硝酸钴溶液，称取粉末沸
石10g，加入至配制的硝酸钴溶液中进行混合，在100r/min、30℃的条件下反应24h，然后将
生成物置于105℃的条件下烘20h，研磨过100目筛，最后在500℃的条件下煅烧2h，即得多孔
磁性沸石载钴催化剂。
实施例3：多孔磁性沸石载镍催化剂的制备
a)取沸石原料清洗烘干，粉碎至过80-120目筛，得粉末沸石；
b)称取九水合硝酸镍0.775g，溶解在50mL纯水中，配制成硝酸镍溶液，称取粉末沸
石10g，加入至配制的硝酸镍溶液中进行混合，在100r/min、30℃的条件下反应22h，然后将
生成物置于105℃的条件下烘24h，研磨过80目筛，最后在500℃的条件下煅烧2h，即得多孔
磁性沸石载镍催化剂。
实施例4：沸石负载磁性金属催化剂的应用
将实施例1-3制备得到的沸石负载磁性金属催化剂活化过硫酸盐降解偶氮染料废
水，结果如下表1所示，其中，在橙黄Ⅱ染料废水的初始浓度是100mg/L，染料溶液体积是
50mL，催化剂的加入量是2g，过硫酸钠使用量是2g时，得出橙黄Ⅱ染料废水降解效果。从表1
中可以看出，采用本发明公开的方法制备得到的沸石负载磁性金属催化剂与过硫酸盐处理
有机废水可以有效地降低废水的COD值，其对有机废水的催化降解效果好。
表1染料废水的处理结果