申請(qǐng)日2016.06.11
公開(kāi)(公告)日2016.08.31
IPC分類號(hào)C02F1/72
摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法。該方法包括步驟：在廢水溶液中加入過(guò)硫酸鹽和鉬酸亞鐵，攪拌使過(guò)硫酸鹽和鉬酸亞鐵發(fā)生反應(yīng)，過(guò)硫酸鹽在鉬酸亞鐵作用下產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的硫酸自由基和羥基自由基，硫酸自由基和羥基自由基進(jìn)一步氧化有機(jī)廢水中的難降解有機(jī)污染物，從而達(dá)到降解有機(jī)廢水的目的。本發(fā)明加入的鉬酸亞鐵在常溫下持續(xù)高效地催化活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水，反應(yīng)后被回收并重復(fù)使用，常溫下處理效率高、操作簡(jiǎn)單，在難降解有機(jī)廢水治理領(lǐng)域具有很大的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于，包括以下步驟：
1)往有機(jī)廢水中加入過(guò)硫酸鹽，混合均勻后得到有機(jī)廢水溶液，調(diào)節(jié)有機(jī)廢水溶液的pH值;
2)往調(diào)節(jié)pH值后的有機(jī)廢水溶液中加入鉬酸亞鐵;
3)將已加入鉬酸亞鐵的有機(jī)廢水溶液放入恒溫?fù)u床中攪拌，常溫下進(jìn)行反應(yīng)，將所述有機(jī)廢水進(jìn)行降解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：步驟1)所述pH 值為1.0~5.0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述的過(guò)硫酸鹽包括過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀中的一種以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：所述的鉬酸亞鐵的制備方法為水熱法或溶膠凝膠法中的一種，且不同的制備方法制得的鉬酸亞鐵對(duì)本發(fā)明的效果不會(huì)產(chǎn)生影響。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：步驟3)所述的已加入鉬酸亞鐵的有機(jī)廢水溶液中，過(guò)硫酸鹽的質(zhì)量濃度為500~3000mg/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：步驟3)所述的已加入鉬酸亞鐵的有機(jī)廢水溶液中，鉬酸亞鐵的質(zhì)量濃度為100~1000mg/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：步驟3)所述反應(yīng)的時(shí)間為10分鐘至180分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于：將所述鉬酸亞鐵在對(duì)有機(jī)廢水降解處理后進(jìn)行回收，并再次作為催化劑重復(fù)利用。
說(shuō)明書(shū)
一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于水污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法。
背景技術(shù)
高級(jí)氧化技術(shù)因其降解有機(jī)污染物的高效性得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，傳統(tǒng)的高級(jí)氧化技術(shù)主要是利用反應(yīng)過(guò)程中生成的強(qiáng)氧化性自由基如羥基自由基(·OH)、氫過(guò)氧基(·OOH)等，將有機(jī)污染物降解成小分子物質(zhì)，最后礦化成CO2、H2O和相應(yīng)的無(wú)機(jī)離子。
硫酸根自由基(SO4—·)的氧化還原電位為2.6V，雖然略低于·OH的氧化還原電位(2.7V)，但相比于·OH，SO4—·在酸性和中性條件下比較穩(wěn)定，堿性條件下還可氧化H2O或OH—生成·OH，因此基于SO4—·的新型高級(jí)氧化技術(shù)在廢水處理應(yīng)用中前景廣闊。
硫酸根自由基可以通過(guò)光催化、高溫?zé)峤�、過(guò)渡金屬的催化等方式分解過(guò)硫酸鹽產(chǎn)生，然而光活化過(guò)硫酸鹽技術(shù)條件苛刻，熱活化過(guò)硫酸鹽技術(shù)能耗高。過(guò)渡金屬活化過(guò)硫酸鹽技術(shù)對(duì)設(shè)備要求低，能耗小，更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，常用的金屬離子包括Fe2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Ce3+和Ag+等。雖然均相體系催化過(guò)硫酸鹽具有催化效率高、氧化能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺陷，例如催化劑不能循環(huán)利用、溶液中存在的微量金屬離子難與反應(yīng)介質(zhì)分離、可能會(huì)造成潛在的二次污染和生物毒性等問(wèn)題。如果能夠?qū)⒔饘匐x子固定化，而又不失去活性，那么以上的缺點(diǎn)就可以得到克服。發(fā)明專利CN103979664A將OMS-2作為多相催化劑，活化單過(guò)硫酸氫鉀降解水體中污染物;發(fā)明專利CN103435144A將納米級(jí)鐵及鐵的氧化物制成納米復(fù)合材料作為多相催化劑，催化分解過(guò)硫酸鹽產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基，從而氧化去除廢水中的有機(jī)物。而專利CN1041298 41A則是將納米零價(jià)鐵和生物炭組成活化劑復(fù)合材料，催化過(guò)硫酸鹽產(chǎn)生硫酸根自由基用于水處理。
其中含鐵化合物作為一類比較有潛力的多相催化劑越來(lái)越受人們的關(guān)注。
鉬酸亞鐵是一種含二價(jià)鐵的化合物。之前有文獻(xiàn)或?qū)＠芯坷勉f酸鐵(III)用于活化H2O2或者過(guò)硫酸鹽用于降解水體中的污染物的研究(Desalination andWater Treatment,57(17):1-12·April 2015)。但本發(fā)明首次采用鉬酸亞鐵作為活化過(guò)硫酸鹽的催化劑，發(fā)現(xiàn)其具有更高的催化降解污染物的性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法。主要解決的技術(shù)問(wèn)題是：現(xiàn)有技術(shù)中使用水溶性過(guò)渡金屬離子作為催化劑容易帶來(lái)二次污染，難以重復(fù)利用。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。
一種鉬酸亞鐵活化過(guò)硫酸鹽降解有機(jī)廢水的方法，其特征在于，包括如下步驟：
1)往有機(jī)廢水中加入過(guò)硫酸鹽，混合均勻后得到有機(jī)廢水溶液，調(diào)節(jié)有機(jī)廢水溶液的pH值;
2)往調(diào)節(jié)pH值后的有機(jī)廢水溶液中加入鉬酸亞鐵;
3)將已加入鉬酸亞鐵的有機(jī)廢水溶液放入恒溫?fù)u床中攪拌，常溫下進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)所述有機(jī)廢水進(jìn)行降解。
優(yōu)選地，步驟1)所述調(diào)節(jié)有機(jī)廢水溶液的pH值為1.0～5.0。
優(yōu)選地，步驟3)所述的已加入鉬酸亞鐵的有機(jī)廢水溶液中，過(guò)硫酸鹽的質(zhì)量濃度為500～3000mg/L。
優(yōu)選地，步驟3)所述的已加入鉬酸亞鐵的有機(jī)廢水溶液中，鉬酸亞鐵的質(zhì)量濃度為100～1000mg/L。
優(yōu)選地，所述的過(guò)硫酸鹽包括過(guò)硫酸鈉、過(guò)硫酸銨或過(guò)硫酸鉀中的一種以上。
優(yōu)選地，所述的鉬酸亞鐵的制備方法為水熱法(Materials Science andEngineering B 176(2011)756–761或溶膠凝膠法(Res Chem Intermed(2014)40:1525–1536)中的一種，且不同的制備方法制得的鉬酸亞鐵對(duì)本發(fā)明的效果不會(huì)產(chǎn)生影響。
優(yōu)選地，步驟3)所述反應(yīng)的時(shí)間為10分鐘至180分鐘
優(yōu)選地，將所述鉬酸亞鐵在對(duì)有機(jī)廢水降解處理后進(jìn)行回收，并再次作為催化劑重復(fù)利用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：
1、本發(fā)明提供一種新的用于有機(jī)廢水處理的方法，通過(guò)向有機(jī)廢水中加入過(guò)硫酸鹽和鉬酸亞鐵，鉬酸亞鐵高效催化分解過(guò)硫酸鹽產(chǎn)生硫酸自由基和羥基自由基，硫酸自由基和羥基自由基進(jìn)一步氧化降解水中有機(jī)污染物。
2、本發(fā)明中鉬酸亞鐵催化劑用量低，可以重復(fù)利用。
3、本發(fā)明不需要消耗包括超聲、光或電在內(nèi)的額外能量，降低了成本。
4、本發(fā)明工藝流程十分簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，具有廣闊地實(shí)際應(yīng)用前景。
