[發(fā)明專利]一種多相類芬頓體系處理有機(jī)廢水的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010147304.6
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111268784B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡鐘霆;丁寅;劉嘉煒;趙峻;趙佳;金子彥;龔思燕;陳月;刑文豪
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué);趙峻
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J23/843;C02F101/30
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙) 33213
• 代理人: 周紅芳

本發(fā)明公開了一種多相類芬頓體系處理有機(jī)廢水的方法，它將納米結(jié)構(gòu)的鉍鐵氧多晶復(fù)合物加入到有機(jī)廢水中，加酸調(diào)節(jié)至弱酸狀態(tài)，于黑暗條件下吸附平衡，隨后加入雙氧水，于黑暗條件下進(jìn)行多相類芬頓催化反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，離心分離回收鉍鐵氧多晶復(fù)合物，得處理后的廢水。本發(fā)明制得的磁性鉍鐵氧多晶復(fù)合物具備納米晶自組裝規(guī)則團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，相比納米顆粒，更易于從治理水體中分離，且具有較高的比表面積。相比酸性（pH~3）條件下方可工作的傳統(tǒng)芬頓體系，本發(fā)明鉍鐵氧多晶復(fù)合物在弱酸（pH≥4.5）水體便可有效激活雙氧水分子釋放大量羥基自由基用于有機(jī)廢水治理，對有機(jī)污染物具有很好的降解效果。本發(fā)明可有效降低成本，避免因強(qiáng)酸體系造成二次污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多相類芬頓體系處理有機(jī)廢水的方法。

背景技術(shù)

環(huán)境中持久性有機(jī)污染物（POPs）、藥物及個人護(hù)理品（PPCPs）和消毒副產(chǎn)物（DBPs）等新型環(huán)境污染物因其對生態(tài)環(huán)境和人體健康具有潛在威脅而引起社會各界的廣泛關(guān)注。磺胺類藥物作為一種抗生素和個人護(hù)理用品，是世界水環(huán)境的一種新型有機(jī)污染物，由于其可生化性低，污水處理廠(WWTPs)對其去除效率低，且廣泛使用導(dǎo)致細(xì)菌抗性和抗性基因，因此它被認(rèn)為是對自然生態(tài)系統(tǒng)和人類健康的潛在威脅。據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局報道，在30個州的139條溪流中檢測到的磺胺類藥物最多。舉個例子，磺胺甲惡唑(SMX)作為一種常見的磺胺類藥在0.001–2μg/L的雨水、地下水和地表水中被檢測到。在中國，自20世紀(jì)30年代以來，SMX占抗生素使用量的5%。

有機(jī)物在自然光下的降解過程(光降解)及其環(huán)境行為是常被研究的一個主要機(jī)制。由于環(huán)境中降解副產(chǎn)物與母體磺胺類藥物相比存在潛在的不良反應(yīng)(如毒性)，因此監(jiān)測磺胺類藥物(如SMX)在水體系中的轉(zhuǎn)化具有重要意義。近期一些機(jī)制已經(jīng)被提出，如異惡唑環(huán)的重排及其對SMX的羥基化和N原子對SMX(或磺胺嘧啶) 的氧化/還原。迄今為止，催化技術(shù)，如光催化、芬頓、過氧單硫酸鹽(PMS)激活和光芬頓已經(jīng)被證明可以使用各種納米材料(如AgBr-BaMoO₄, FeO, Fe₂O₃, Bi₂Fe₄O₉, CuFe₂O₄)有效地消除SMX。然而，大多數(shù)磺胺類化合物在多相催化下的降解途徑還不完全清楚。

Fenton法作為一種先進(jìn)的氧化工藝(AOPs)，其羥基自由基(HO^?, E₀= 1.9-2.8V，視pH值而定)是在pH ~3的Fe²⁺和Fe³⁺之間反應(yīng))通過鐵的循環(huán)形成的，在有機(jī)污染物的水處理中起著不可或缺的作用。HO^?是通過消耗H₂O₂而形成的，但是Fenton的應(yīng)用主要因?yàn)闀S著投加亞鐵離子（Fe²⁺）或是Fe⁰產(chǎn)生大量污泥受到限制。（電子釋放，F(xiàn)e⁰轉(zhuǎn)化為Fe²⁺/Fe³⁺的電子釋放）。

另外，由于價格低廉，儲量豐富和環(huán)境友好，F(xiàn)e₂O₃被廣泛研究為鐵基半導(dǎo)體（即類似Fenton的異質(zhì)氧化）。此外，鐵氧體（Fe_xM_yO_z, M = Mn, Co, Cu, La, Pm等）由于其催化活性增強(qiáng)（例如，與Fe₂O₃相比），易于分離（歸因于磁性），高穩(wěn)定性和多功能化而在環(huán)境凈化方面引起了廣泛關(guān)注。例如，Yan 等人的最近報道，CuFe₂O₄通過產(chǎn)生活性氧（ROSs）推動SMX降解的新的潛在氧化過程（CuFe₂O₄/羥胺系統(tǒng)）。 該系統(tǒng)可有效用于5-10的寬pH范圍，其中超氧自由基（O₂^?-）被確定為主要的ROSs。

發(fā)明內(nèi)容