[發明專利]一種Fe/FeS復合材料活化分子氧處理有機廢水的方法

有效

• 申請號: 201410603876.5
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104291435A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 張琪穎;李祥惠;劉中華;岳馨馨;郝菲菲;國偉林
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F1/74;C02F101/30
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明屬于廢水處理領域，具體涉及一種Fe/FeS復合材料活化分子氧處理有機廢水的方法。

背景技術

隨著社會的發展和新化學品的不斷涌現，水體中化學污染物的種類和數量日益增加，其中許多是生物難降解有毒有機物，會造成持久性污染，嚴重威脅到人類的生存和發展。所以，開發高效、低耗的生物難降解有機廢水處理技術具有重要的現實意義和應用價值。

利用空氣中氧氣氧化降解有機污染物是一種很有應用前景的環境污染控制技術，鐵基催化劑由于價廉、環境友好，被認為是最好的誘導活化分子氧的催化劑。近年來，零價鐵活化分子氧技術在有機污染物處理方面的應用引起人們的很大興趣，可有效處理水中多種有機污染物如鹵代烴、農藥和染料等。

在零價鐵/O₂體系中，活性氧的形成機制主要有二種：一是零價鐵通過雙電子傳遞路徑與O₂反應產生H₂O₂；二是零價鐵氧化成的Fe²⁺通過單電子傳遞路徑與O₂反應產生H₂O₂。然后，生成的Fe²⁺和H₂O₂通過Fenton反應生成羥基。零價鐵催化活化分子氧是一個復雜的多相反應過程，受到pH、溶解氧濃度、零價鐵比表面積及用量、共存物質以及反應溫度等因素的影響，存在零價鐵易團聚、失活、活性氧生成效率低等問題，進而影響其實際應用效果。

為了解決納米零價鐵活化分子氧處理有機廢水中存在的問題，人們進行了很多探索。在納米鐵表面包覆二氧化硅、嵌段共聚物等有效防止氧化和團聚；將納米鐵負載于活性炭、膨潤土、高嶺土、氧化鋁、氧化硅、沸石等載體上，以防止納米鐵團聚，構建高效穩定的催化氧化體系；在零價鐵/O₂體系中，通過加入配體（如EDTA、檸檬酸、多聚磷酸鈉等）、導電高聚物（如聚苯胺）、多金屬氧酸鹽（如磷鎢酸）等，可促進羥基形成。納米零價鐵修飾技術的不斷發展，必將加快其在環境治理領域的應用和推廣。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供一種Fe/FeS復合材料活化分子氧處理有機廢水的方法。本發明的方法具有設備簡單、操作方便、成本低廉、無選擇性、適用pH值范圍較寬（pH為3.0~11.0）等優點。

本發明的技術方案是：一種Fe/FeS復合材料活化分子氧處理有機廢水的方法，其特征在于：在有機廢水中加入一定量Fe/FeS復合材料作為催化劑，并通入空氣或者氧氣，室溫下通過活化分子氧，原位產生H₂O₂，與生成的Fe²⁺形成Fenton反應，對水中有機污染物進行降解。

所述有機廢水的pH值范圍為3.0~11.0。

所述有機廢水中分子氧濃度為2.0～8.0mg/L。

所述Fe/FeS復合材料為枝狀，其制備方法為：在室溫下，將鐵鹽溶于乙醇和去離子水中（乙醇和水的體積比為3：7），按比例將2.5mol/L的硼氫化鈉或硼氫化鉀的溶液（硼氫化鈉或硼氫化鉀和鐵離子的摩爾比為3:1）以2滴每秒的速度滴入其中，滴加完畢后持續攪拌混合液30min，使反應完全；通過磁分離法分離所得黑色沉淀，在氮氣保護下，用無水乙醇洗滌；然后將一定量硫代乙酰胺（TAA）加入到上述黑色沉淀的乙醇溶液中，在60℃下反應15min；磁分離后，用乙醇洗滌，最后，于70℃下真空干燥24h。

所述Fe/FeS復合材料，其合成時所用鐵鹽包括硫酸亞鐵、氯化亞鐵、硫酸鐵、氯化鐵和硝酸鐵等，Fe/FeS復合材料中FeS含量為5.0~30.0%。

當所述有機廢水濃度為1.0~30.0mg/L時，Fe/FeS復合材料優化用量為4~20g/L。