[發(fā)明專利]一種利用高溫?zé)峤庵苽涞哪拘忌锾炕罨^硫酸鹽降解金橙Ⅱ染料的方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910375175.3
• 申請(qǐng)日: 2019-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN111908582A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐景春;何娟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/72
• 分類號(hào): C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種利用高溫?zé)峤庵苽涞哪拘忌锾炕罨^硫酸鹽降解金橙Ⅱ染料的方法和應(yīng)用,方法包括以下步驟：1)將金橙Ⅱ染料廢水與過硫酸鹽混合，得到第一混合物，2)向所述第一混合物中加入生物炭活化材料，得到第二混合物，將所述第二混合物震蕩2～3h，所述生物炭活化材料的制備方法為：將木屑烘干后粉碎，過50～100目篩，再在氮?dú)饣蚨栊詺怏w環(huán)境下于500～700℃下熱裂1～3h，冷卻至室溫20～25℃，得到所述生物炭活化材料。本發(fā)明由于生物炭活化材料對(duì)過硫酸鹽具有較好的催化能力,在有限的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，其對(duì)金橙Ⅱ染料去除效果大大增強(qiáng),去除率與較低溫度熱解的生物炭相比,反應(yīng)速率大大加快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種利用高溫?zé)峤庵苽涞哪拘忌锾炕罨^硫酸鹽降解金橙Ⅱ染料的方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，廢水排放持續(xù)增加，廢水污染的控制非常緊迫和重要。有機(jī)染料作為主要的廢水污染物之一，已廣泛應(yīng)用于紡織印染，皮革鞣制，塑料，化妝品，食品，紙張印刷等行業(yè)。高級(jí)氧化技術(shù)因?yàn)槠溲趸芰?qiáng)、處理效率高、適用范圍廣、二次污染少等優(yōu)點(diǎn)受到了國內(nèi)外學(xué)者的青睞，成為近年來的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的高級(jí)氧化技術(shù)主要是以·OH為活性物種，目前逐步發(fā)展起基于硫酸根自由基降解有機(jī)污染物的新技術(shù)，其氧化電位要高于，氧化能力強(qiáng)，穩(wěn)定性好，自由基的壽命長(zhǎng)，適用于更廣的pH范圍，可以實(shí)現(xiàn)污染物更高效的降解。

由于過硫酸鹽比較穩(wěn)定，在常溫下反應(yīng)速率較慢，對(duì)有機(jī)物的降解效果不明顯。因此，需要和類Fenton法一樣，在一些條件下進(jìn)行活化來加速反應(yīng)的進(jìn)行。目前，常用的活化方法主要包括紫外光活化、熱活化、微波活化、堿活化、均相/非均相催化劑活化等。其中熱活化、紫外光活化及微波活化是通過提供大量能量使得PS中的O-O鍵斷裂生成2個(gè)SO₄^·－，對(duì)于過硫酸鹽有較強(qiáng)的活化效果。但由于其較高的能耗，仍有其局限性。堿活化PS雖有較髙效率，卻需要耗費(fèi)大量的堿藥劑調(diào)整反應(yīng)初始pH值至強(qiáng)堿性，且高效的初始pH值范圍很窄，一般都需要達(dá)到11.0以上。

研究表明，碳基材料能夠激活過硫酸鹽以實(shí)現(xiàn)污染物的降解。據(jù)報(bào)道，活性炭是一種活化劑，可活化過硫酸鹽并增強(qiáng)有機(jī)污染物的降解。活性炭表面上的氧官能團(tuán)被認(rèn)為是電子供體，提供電子并誘導(dǎo)反應(yīng)的進(jìn)展。此外，碳納米管，石墨烯和石墨化納米金剛石也被發(fā)現(xiàn)是有效的過硫酸鹽活化劑。

生物炭是一種低成本且環(huán)保的材料，可以從各種生物質(zhì)中獲得并在氧氣限制條件下(700℃)熱解所得。與活性炭性質(zhì)類似，對(duì)重金屬與有機(jī)污染物有很好的吸附效果，但至今，生物炭作為催化劑方面的研究較少，特別是升高生物炭的熱解溫度強(qiáng)化其活化過硫酸鹽降解染料廢水能力，加速活化氧化過程還尚未報(bào)道。

申請(qǐng)?zhí)枮?01610681935.X的中國專利公開了一種利用生物炭吸附及催化過硫酸鹽降解橙黃Ⅱ染料廢水的方法，其技術(shù)方案為：通過氫氟酸溶液改性中低溫稻殼生物炭，提高其吸附能力以及提供大量催化位點(diǎn)，加速并強(qiáng)化污染物的去除。在此過程中，除了較大量的生物炭添加外，還需要加入具有腐蝕性的氫氟酸化學(xué)試劑。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用高溫?zé)峤庵苽涞哪拘忌锾炕罨^硫酸鹽降解金橙Ⅱ染料的方法，該方法直接依靠高溫?zé)峤夥绞街苽渥鳛榇呋瘎┑纳锾炕罨牧希呋瘎┖牧枯^少，降解所需時(shí)間更短，并且無需添加危險(xiǎn)化學(xué)試劑，增強(qiáng)了生物炭活化材料活化過硫酸鹽降解污染物的能力，增強(qiáng)金橙Ⅱ染料去除效果，加快反應(yīng)速率。

本發(fā)明的另一目的是提供上述方法在快速降解金橙Ⅱ染料中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。

一種利用高溫?zé)峤庵苽涞哪拘忌锾炕罨^硫酸鹽降解金橙Ⅱ染料的方法，包括以下步驟：

1)將金橙Ⅱ染料廢水與過硫酸鹽混合，得到第一混合物，其中，所述第一混合物中過硫酸鹽的濃度為3～9mM；