[發(fā)明專利]類芬頓進(jìn)程降解污水中有機(jī)污染物的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410707634.0
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105692858A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李旭寧;王軍虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): C02F1/72
• 分類號(hào): C02F1/72;C02F1/28;C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 馬馳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用一種Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS類芬頓反應(yīng)進(jìn)程降解有機(jī)污染物的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)廢水、農(nóng)藥、以及生活污水的排放造成了嚴(yán)重的水污染問(wèn)題，這些污水中含有大量的有毒有害有機(jī)污染物，如果不被降解到一定的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的負(fù)擔(dān)。目前，傳統(tǒng)的芬頓反應(yīng)利用三價(jià)鐵離子來(lái)催化過(guò)氧化氫生成羥基等活性物種來(lái)降解有機(jī)污染物，這種方法收到有效pH范圍窄(2～4)、鐵離子沉淀造成二次污染的限制。由此衍生出了一系列的類芬頓反應(yīng)，目前研究較廣并已部分工業(yè)應(yīng)用的氧化鐵-H₂O₂芬頓進(jìn)程存在著鐵物種利用效率低、活性和穩(wěn)定性低等缺點(diǎn)。因此大量的研究集中于尋找開(kāi)發(fā)新型的具有高效高穩(wěn)定性的類芬頓反應(yīng)體系。

六氰合鈷酸鐵(Fe-CoPBAs)是組成和結(jié)構(gòu)變化非常豐富的金屬有機(jī)骨架化合物(MOFs)，此類化合物因本身具有吸附、催化、光致磁性等各種優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)而被廣泛研究。在其晶格結(jié)構(gòu)中，含有大量的水配位的鐵位點(diǎn)，均可能成為芬頓反應(yīng)的活性位點(diǎn)。另外，由于其MOFs的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，其晶格結(jié)構(gòu)中含有大量的空穴，這便使其鐵物種在催化過(guò)程中的利用率大幅度提高。因此，F(xiàn)e-CoPBAs-H₂O₂/PMS組成的新型類芬頓反應(yīng)體系，可以大幅度提高芬頓反應(yīng)中鐵物種的利用效率，同時(shí)由于其鐵物種大部分都是水配位的，其催化生成活性中間物種(羥基、超氧自由基或者單線態(tài)氧)的效率也會(huì)得到大幅度飛提高，進(jìn)而，該新型類芬頓反應(yīng)體系具有極其高的有機(jī)物降解效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在開(kāi)發(fā)一種新型的Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS類芬頓反應(yīng)體系，并尋找其在不同的模擬污染物降解條件下的最優(yōu)活性。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)一種新型的高效降解污水中有機(jī)污染物的方法。

一種新型的Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS類芬頓反應(yīng)體系，其具體步驟為：

1)在含有機(jī)污染物的污水中加入一定量的Fe-CoPBAs，其濃度為(0.2～2gL^-1)，攪拌約(0～30)min使體系達(dá)到吸附-脫附平衡。

2)向上述體系中加入一定量的H₂O₂或者PMS(0.4～400mM)，進(jìn)而引發(fā)類芬頓反應(yīng)。

在無(wú)光照的情況下，該進(jìn)程可以產(chǎn)生大量的自由基物種(羥基、超氧自由基或者單線態(tài)氧)，進(jìn)而對(duì)有機(jī)污染物進(jìn)行降解。在光照下，可以進(jìn)一步加速自由基物種的產(chǎn)生效率，提高污染物降解效率。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)由于Fe-CoPBAs具有MOFs結(jié)構(gòu)以及大量的水配位鐵位點(diǎn)，該類芬頓反應(yīng)進(jìn)程是的鐵物種的利用效率大幅度提高，進(jìn)而極大的提高了污染物的降解性能。

2)該方案簡(jiǎn)單易行，能夠很好的循環(huán)使用。

附圖說(shuō)明

圖1是Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS類芬頓反應(yīng)體系在有光(光反應(yīng))和無(wú)光(暗反應(yīng))條件下對(duì)模擬有機(jī)污染物RhB的降解效率圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e-CoPBAs-H₂O₂/PMS對(duì)RhB具有較高的降解效率(光反應(yīng)20min可以達(dá)到100％)降解效率。

圖2是Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS類芬頓反應(yīng)體系對(duì)RhB的降解效率與其他芬頓反應(yīng)體系進(jìn)行的對(duì)比。從中我們可以看出改反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)RhB的降解效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的氧化鐵-H2O2反應(yīng)體系。

圖3是對(duì)Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS類芬頓反應(yīng)體系不同模擬污水pH對(duì)活性影響的考察。從中我們可以看出該反應(yīng)體系對(duì)不同pH污水中有機(jī)污染物均有很高的降解活性。

并且可以看出，酸性的模擬實(shí)驗(yàn)條件(pH＝2～4)具有最高的降解效率。

圖4是利用Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS類芬頓反應(yīng)體系對(duì)RhB礦化效率的考察，可以看出，其對(duì)污水中的有機(jī)污染物具有較高的礦化效率。