[發明專利]一種用銅鈰材料活化過一硫酸鹽去除有機污染物的方法

在審

• 申請號: 201910519125.8
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN110156140A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發明（設計）人: 李振東;劉東方;黃文力
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J23/83;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/36;C02F101/38
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本發明屬于水和廢水處理領域，公開了一種利用銅鈰復合材料(CuO?CeO₂)活化過一硫酸鹽(PMS)去除水中有機污染物的方法，本發明是以單線態氧作為主導活性氧化種實現有機污染物降解的異相高級氧化方法。通過簡單的方法制得的納米復合材料具有良好的分散性、高效的催化活性，與過一硫酸鹽聯用，可實現多種難降解有機污染物的高效去除。本發明所述方法簡單易行，反應的pH適用范圍廣，CuO?CeO₂具有良好的穩定性和可再用性，反應速度快，降解效率高，在污染物去除方面具有很大的應用前景。

技術領域

本發明屬于水處理技術領域，具體涉及一種利用氧化銅和二氧化鈰二元復合納米材料活化過一硫酸鹽處理水中難降解有機污染物的方法。

背景技術

最近十幾年，基于硫酸根自由基的高級氧化技術作為水和土壤中難降解有機污染物治理的有效技術得到的迅速發展，而過一硫酸鹽(PMS)作為一種高效、穩定的氧化劑，能產生高反應活性的硫酸根自由基(SO₄^·-)和羥基自由基(HO^·)，理論上可以降解大多數有機污染物；另外PMS可以通過多種途徑活化，例如超聲、光解、加熱、過度金屬離子和氧化物等。除了以自由基(SO₄^·-和HO^·)形式活化PMS以外，還可以通過產生單線態氧(¹O₂)的非自由基途徑活化PMS。而¹O₂與SO₄^·-和HO^·相比，更不易受水質特性(例如無機鹽陰離子)的影響，從而在真實水體中對有機污染物的去除效果更好；還可以實現特定目標污染物的選擇性去除，減少藥劑成本，具有很大的應用優勢。

目前最受歡迎的PMS活化方式主要是以金屬氧化物催化劑的形式，該方式效率高、易操作、便于儲運、易實現固液分離。鈷系氧化物一直被認為是催化PMS的高效催化劑，但是鈷類金屬有毒且成本高昂。而其他穩定、便宜、低毒、高效的PMS催化材料的開發和應用已得到了越來越多的關注。氧化銅作為一種高效的PMS異相催化劑已經得到了廣泛應用，但存在銅離子溶出量大，適用pH范圍窄等問題。二氧化鈰具有良好的儲氧和釋氧能力，可以作為良好的載體和催化劑。而基于此，將氧化銅和二氧化鈰制成復合材料活化PMS產生¹O₂的想法應運而生。

基于上述本發明提出利用銅鈰復合材料通過非自由基途徑活化過一硫酸鹽產生單線態氧實現污染水體中有機污染物的去除，具有高效的污染物去除效率，擁有廣泛的應用前景。在本發明之前，未發現有將銅鈰材料與過一硫酸鹽聯用的報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種新型高效以單線態氧為主導的氧化有機污染物的方法，用合成的銅鈰復合材料與過一硫酸鹽聯合，應用到難降解有機廢水的處理和地下水高優先級污染物的選擇性去除中，具有高效的污染物去除效率，擁有廣泛的應用前景。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

(1)硝酸鈰與尿素按照摩爾比1∶3溶于150mL去離子水中，加入100mL甘油作為分散劑，混合液在140℃下回流反應4h，把離心后的固體用去離子水和無水乙醇洗滌3遍，然后在105℃下干燥得到二氧化鈰前驅體白色粉末固體；

(2)將上述白色粉末浸入到硝酸銅溶液中，不斷攪拌2.5h；

(3)將(2)中混合液離心，所得的藍色固體在120℃下烘干；

(4)將(3)中的干燥固體在馬弗爐中550℃下煅燒4h即得到棕黑色銅鈰納米復合材料。

(5)使用時將0.4g/L的銅鈰復合材料與1.6mM的過一硫酸鹽加入到待去除污染物的溶液中，該反應可以產生單線態氧氧化去除有機污染物。