[發(fā)明專利]一種活化劑復(fù)合材料活化過硫酸鹽降解水體中有機(jī)污染物的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410419922.6
• 申請(qǐng)日: 2014-08-22
• 公開（公告）號(hào): CN104129841A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 晏井春;陳夢(mèng)舫;錢林波;高衛(wèi)國;韓璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院南京土壤研究所
• 主分類號(hào): C02F1/72
• 分類號(hào): C02F1/72
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水污染控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種活化劑復(fù)合材料活化過硫酸鹽降解水體中有機(jī)污染物的方法。

背景技術(shù)

工業(yè)的高速發(fā)展導(dǎo)致水污染問題日益嚴(yán)峻，水體中有機(jī)物污染嚴(yán)重威脅人體健康及生態(tài)環(huán)境安全。如何快速、有效地實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染水體治理和修復(fù)成了環(huán)境工作者的重要任務(wù)。雖然以雙氧水(H₂O₂)為氧化劑的高級(jí)氧化技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水體中大多數(shù)有機(jī)物的快速降解，但在實(shí)際應(yīng)用中，H₂O₂自身不穩(wěn)定和所產(chǎn)生的羥基自由基(·OH)在水體中壽命短以及對(duì)某些有機(jī)物，如全氟羧酸等不能有效降解等缺點(diǎn)，因此，需要尋找新型、高效的高級(jí)氧化技術(shù)實(shí)現(xiàn)水體中有機(jī)污染物的高效、安全降解。

活化過硫酸鹽(S₂O₈^2-)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的硫酸根自由基(SO₄·^-，E₀＝2.6V)用于水體中有機(jī)污染物的降解，是最近發(fā)展起來的新領(lǐng)域，是目前最具有應(yīng)用潛力的高級(jí)氧化技術(shù)之一?；罨^硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)降解有機(jī)污染水體具有以下的優(yōu)點(diǎn)：(1)氧化劑穩(wěn)定性好。過硫酸鹽可在水環(huán)境中穩(wěn)定存在達(dá)數(shù)周之久，其穩(wěn)定性遠(yuǎn)大于O₃和H₂O₂，有利于降解反應(yīng)時(shí)的傳質(zhì)過程；(2)溶解性好，且水溶液的比重大于水，可以在水體中加入高濃度的過硫酸鹽，利用濃度梯度進(jìn)行擴(kuò)散，充分與目標(biāo)有機(jī)污染物接觸；(3)與O₃和H₂O₂相比不會(huì)以氣、熱等形式造成能量浪費(fèi)；(4)SO₄·^-降解水體中有機(jī)污染物時(shí)受pH影響小，且中性時(shí)降解效果最好，這有利于應(yīng)用到近中性的天然緩沖體系。(5)SO₄·^-的壽命(半衰期為4s)比·OH(壽命小于1μs)長(zhǎng)，反應(yīng)時(shí)增大了自由基與污染物接觸反應(yīng)的機(jī)會(huì)，氧化劑利用率高。

應(yīng)用過硫酸鹽高級(jí)氧化技術(shù)的關(guān)鍵是如何高效活化過硫酸鹽產(chǎn)生SO₄·^-。常規(guī)活化過硫酸鹽的方法包括紫外光、熱、微波等物理手段和過渡金屬離子，如Fe²⁺、Ag⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Ce²⁺、Co²⁺等化學(xué)方法活化。由于常規(guī)的活化方法存在一些不足，如紫外光、熱、微波等物理手段活化過硫酸鹽時(shí)需要外加能量，所需能耗高；過渡金屬離子如Fe²⁺等可有效活化過硫酸鹽產(chǎn)生SO₄·^-，但為了防止Fe²⁺沉淀，反應(yīng)需在pH<3條件下進(jìn)行。此外，液中Fe²⁺易與產(chǎn)生的SO₄·^-反應(yīng)，降低了過硫酸鹽的利用率。

SO₄·^-+Fe²⁺→Fe³⁺+SO₄^2-

在Fe²⁺活化過硫酸鹽體系中加入檸檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、氮三乙酸(NTA)等絡(luò)合劑能夠有效拓寬Fe²⁺/S₂O₈^2-體系pH應(yīng)用范圍及提高體系的氧化效率。但由于絡(luò)合劑多為有機(jī)物，產(chǎn)生的SO₄·^-也會(huì)對(duì)其發(fā)生降解作用，因此，在使用過程中需要不斷加入絡(luò)合劑以維持活化反應(yīng)的不斷進(jìn)行，增加了水體處理成本及消耗了氧化劑過硫酸鹽。此外，絡(luò)合劑加入會(huì)增加溶液中的化學(xué)需氧量(COD)，引起二次污染。