本發(fā)明涉及難降解廢水處理和環(huán)境工程領(lǐng)域，更具體地，涉及一種碳納米管包裹fe3c催化劑及其制備方法與類fenton處理苯酚廢水應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、苯酚是一種對環(huán)境毒性極大的化合物，可以抑制微生物的生長，造成生態(tài)失衡，含酚廢水因其來源廣泛，危害大，被認(rèn)為是一種常見的廢水類型。因此，有必要開發(fā)有效的方法來提高廢水中苯酚的去除率。
2、常規(guī)處理工藝按處理機(jī)制不同可以分為物理處理技術(shù)、化學(xué)處理技術(shù)以及生化處理技術(shù)。常規(guī)物理處理技術(shù)包括吸附、膜分離技術(shù)、熱蒸發(fā)技術(shù)以及兩種技術(shù)形成的組合工藝四大類。生化技術(shù)有普通活性污泥技術(shù)、厭氧法、好氧法、a/o技術(shù)、a2/o技術(shù)、曝氣生物濾池等。
3、fenton反應(yīng)高級氧化技術(shù)的一種，通過fe2+與h2o2反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性羥基自由基，能有效去除水體中難以降解的物質(zhì)。傳統(tǒng)的均相fenton系統(tǒng)存在一些缺點，如ph范圍窄，產(chǎn)生大量含鐵污泥的副產(chǎn)品，后處理過程復(fù)雜。非均相類芬頓氧化法是通過采用易于回收的固相催化劑進(jìn)行替代fe2+，再通過活化能夠替代h2o2的其他氧化劑提升其降解效率，具有成本低、毒性低、環(huán)境相容性好、易于分離等優(yōu)點。相比于均相反應(yīng)，非均相催化劑在使用后可以從反應(yīng)體系中分離并重復(fù)利用，這不僅克服了均相體系中含鐵淤泥產(chǎn)生的問題，還降低了處理成本，被認(rèn)為是一種很有前途的污水處理方法。
4、為了解決上述問題，使用更為高效、可回收的催化劑，中國發(fā)明專利cn113559901a公開了一種硅、稀土改性fe3c催化劑的制備方法，該催化劑雖為多孔結(jié)構(gòu)，具有較好的催化劑穩(wěn)定性，但使用硝酸稀土采用硝酸鈰或硝鑭，成本較高經(jīng)濟(jì)性較差。
5、因此，開發(fā)一種具備高催化活性、制備過程簡便、原料成本低廉且易于獲取的催化劑顯得尤為必要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述不足，本發(fā)明的第一個目的是提供一種碳納米管包裹fe3c催化劑，該催化劑活性高，穩(wěn)定性良好；并且可以重復(fù)使用。
2、本發(fā)明的第二個目的是提供該碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，其制備方法簡單，原料易于獲取，生產(chǎn)成本低。
3、本發(fā)明的第三個目的是提供該該碳納米管包裹fe3c催化劑催化氧化苯酚的方法。
4、為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是這樣的：
5、一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，包括如下步驟：
6、s1.將鐵源溶于無水乙醇中，攪拌得到溶液a；
7、s2.將碳源溶解到無水乙醇中，攪拌得到溶液b；
8、s3.將s1制備的溶液a和s2制備的溶液b混合攪拌，隨后加熱反應(yīng)，冷卻至室溫，隨后進(jìn)行鼓風(fēng)干燥；
9、s4.將干燥后的物質(zhì)研磨細(xì)，再進(jìn)行高溫煅燒，即可制得該碳納米管包裹fe3c催化劑；
10、所述的鐵源化合物和碳源化合物的摩爾比為0.5:1～3:1。
11、進(jìn)一步的，上述一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，步驟s1中，所述的鐵源為fe(no3)3；所述的攪拌時間為5min。
12、進(jìn)一步的，上述一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，步驟s2中，所述的碳源為鄰苯二胺、1,10-菲啰啉的一種；所述的攪拌時間為5min。
13、進(jìn)一步的，上述一種碳納米管包裹fe3c催化劑及其制備方法，步驟s3中，所述的攪拌時間為60min～120min；所述的反應(yīng)溫度為85℃；所述的鼓風(fēng)干燥溫度為105～150℃，時間為10～12h。
14、進(jìn)一步的，上述一種碳納米管包裹fe3c催化劑及其制備方法，步驟s4中，所述的高溫煅燒溫度為800～900℃，煅燒時間為3-5h，升溫速率為5℃/min。
15、本發(fā)明提供的第二個技術(shù)方案是一種碳納米管包裹fe3c催化劑，由第一個技術(shù)方案所述的方法制備得到的。
16、本發(fā)明提供的第三個技術(shù)方案是一種碳納米管包裹fe3c催化劑催化苯酚氧化的方法，以苯酚為目標(biāo)污染物，在水溶液中，氧化劑存在的條件下，以第二個技術(shù)方案所述的碳納米管包裹fe3c催化劑作為催化劑，在常溫(25℃)的條件反應(yīng)0.5-1h，氧化廢水中苯酚污染物；
17、所述的氧化劑、碳納米管包裹fe3c催化劑、苯酚的質(zhì)量比為：1.78-177.7：20-30:0.47。
18、所述的苯酚與溶劑(h2o)的濃度比為0.1mmol/l。
19、所述的反應(yīng)體系ph為3-11。
20、進(jìn)一步的，上述的一種碳納米管包裹fe3c催化劑催化苯酚氧化的方法，所述的氧化劑為過硫酸鈉、過硫酸氫鉀、高碘酸鈉、過氧化氫的一種。
21、本發(fā)明提供的第四個技術(shù)方案是一種碳納米管包裹fe3c催化劑催化苯酚氧化epr測試方法，以苯酚為目標(biāo)物，在水溶液中，由第一個技術(shù)方案所述的方法制備得到的催化劑和氧化劑存在的條件下，經(jīng)捕獲劑捕獲，苯酚加入前后測定自由基譜圖。
22、所述的催化劑濃度為0.5mg/ml。
23、所述的氧化劑濃度為1-100mmol/l。
24、所述的苯酚與溶劑(h2o)的濃度比為0.1mmol/l。
25、所述的捕獲劑為5,5-二甲基-1-吡咯啉-n-氧化物(dmpo)，與溶液總體積比為1:50。
26、所述的氧化劑為過硫酸鈉、過硫酸氫鉀、高碘酸鈉、過氧化氫的一種。
27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
28、本發(fā)明以fe(no3)3、鄰苯二胺、1,10-菲啰啉作為原料合成fe3c催化劑。由于支撐材料存在吸附性，可先將苯酚吸附到催化劑表面，再通過催化劑與氧化劑反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性絡(luò)合物，苯酚分子羥基分子上的氫脫去與另外一個脫氫后的苯酚分子連接，苯酚分子不斷聚合，使用乙醇洗滌催化劑，即可去除廢水中的苯酚。催化劑具有鐵磁性，使用磁鐵可達(dá)到催化劑的回收利用目的，且該反應(yīng)在常溫條件下進(jìn)行。通過該方法實現(xiàn)的苯酚污染物的氧化降解，其反應(yīng)過程安全性良好、操作簡便、催化劑可回收再重復(fù)利用，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。
1.一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，其特征在于，依次包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述的鐵源化合物為fe(no3)3；所述的溶劑為無水乙醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s2中，所述的碳源化合物為鄰苯二胺、1,10-菲啰啉的其中之一；所述的溶劑為無水乙醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述的混合攪拌的時間為60min～120min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s3中，所述的加熱溫度為85℃；干燥溫度為105～150℃，干燥時間為10～12h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳納米管包裹fe3c催化劑的制備方法，其特征在于，步驟s4中，所述的高溫煅燒溫度為800℃～900℃，煅燒時間為3-5h，升溫速率為5℃/min。
7.一種碳納米管包裹fe3c催化劑，其特征在于，由權(quán)利要求1-6任一所述的方法制備得到的。
8.一種碳納米管包裹fe3c催化劑催化廢水中有機(jī)污染物氧化的方法，其特征在于，將氧化劑和權(quán)利要求6所述的碳納米管包裹fe3c催化劑加入苯酚水溶液中，在25℃反應(yīng)30-60min；
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種碳納米管包裹fe3c催化劑催化廢水中有機(jī)污染物氧化的方法，其特征在于，所述的氧化劑為過硫酸鈉、過硫酸氫鉀、高碘酸鈉、過氧化氫的其中之一或者任意組合。
10.一種碳納米管包裹fe3c催化劑催化廢水中有機(jī)污染物氧化電子順磁共振波譜儀的測試方法，其特征在于，以苯酚為目標(biāo)物，在水溶液中，由權(quán)利要求1制備得到的催化劑和氧化劑存在的條件下，經(jīng)捕獲劑捕獲，測定苯酚加入前后自由基譜圖；