[發明專利]磷酸鹽在促進綠銹活化分子氧中的應用

在審

• 申請號: 202011158796.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112340829A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 方利平;李芳柏;劉凱
• 申請（專利權）人: 廣東省科學院生態環境與土壤研究所
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/10;C02F101/34;C02F101/36
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明涉及環境保護技術領域，公開了磷酸鹽在促進綠銹活化分子氧中的應用。該磷酸鹽為可溶性磷酸鹽；綠銹為氯離子插層綠銹、硫酸根插層綠銹和碳酸根離子插層綠銹中的至少一種；磷酸鹽的磷元素與綠銹的鐵元素的摩爾比為(0.2～80)：1；磷酸鹽和綠銹的混合物的pH為6～8。相比較與單一的綠銹，本發明通過添加磷酸鹽可以顯著促進綠銹活化分子氧，實現對多種污染物的氧化脫毒作用。

技術領域

本發明屬于環境保護技術領域，具體涉及磷酸鹽在促進綠銹活化分子氧中的應用。

背景技術

利用含鐵礦物活化雙氧水等物質的是經典的類芬頓反應過程，可以產生具有強氧化性的活性氧物種(如超氧自由基、羥基自由基等)，也是一種重要的處理水體和土壤等介質中有機物和重金屬脫毒的高級氧化技術。

近年來，研究人員發現利用含亞鐵黏土礦物(如還原態蒙脫石、綠脫石)、沉積物能直接與氧氣反應產生羥基自由基(·OH)，從而可以與環境中污染物質發生氧化反應，實現氧化脫毒目的。該反應與傳統類芬頓反應不同，無需添加雙氧水等價格成本較高、穩定性較差的化學物質，被認為是一種經濟、綠色、環保的氧化污染物的技術手段。該過程的技術原理主要是黏土礦物中結構態亞鐵具有更低的電位，有利于與氧氣之間的電子轉移過程的發生，并有利于活性氧物種的產生。雖然該反應過程在理論上是可行的，但在實際應用過程中，使用傳統的還原態黏土礦物活化氧氣產生活性氧物種的產率往往較低，無法真正實現對污染物的高效氧化，阻礙了其在實際中的推廣應用。其主要原因是這些還原態含鐵黏土礦物的含鐵量往往較少，約1-5％以下，導致可利用的電子量較低(礦物巖石地球化學通報，2019，38，1007-2802)。因此，利用一種亞鐵含量高的礦物，例如綠銹(亞鐵含量高達30％以上)是解決上述問題的一種有效辦法。綠銹(Green rust；GR)是一種具有由八面體鐵組成片層結構，層間則內嵌了Cl^-,SO₄^2-或CO₃^2-陰離子實現電荷平衡。雖然綠銹富含電子，但不幸地是，我們前期的研究發現，綠銹在溶液中直接與氧氣反應，其活性氧物種產率極低，對污染物的氧化作用也不明顯。導致這一問題的主要原因主要有：1.從電子鐘綠銹轉移或傳遞給氧氣產生活性氧物種的效率較低；2.產生的活性氧物種很快被綠銹本身的亞鐵所消耗，導致活性氧物種最終的累積濃度不足，即有效電子利用率較低。因此，提高綠銹活化分子氧產生活性氧物種的累積濃度的效率是重要的技術難題。發明人在專利文獻CN111153492A中公開了綠銹對磷酸鹽具有很好的吸附作用，而關于磷酸鹽提高綠銹活化分子氧產生活性氧物種進而應用于污染物降解的工作至今尚未報道。

發明內容

為了克服綠銹活化分子氧產生活性氧物種的產率極低的不足，本發明的第一方面的目的，在于提供磷酸鹽在促進綠銹活化分子氧中的應用。

本發明的第二個方面的目的，在于提供一種復合體，包括磷酸鹽和綠銹。

本發明的第三個方面的目的，在于提供上述復合體的制備方法。

本發明的第四個方面的目的，在于提供上述復合體在降解污染物中的應用。

本發明的第五個方面的目的，在于提供一種降解污染物的方法。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是：

本發明的第一個方面，提供磷酸鹽在促進綠銹活化分子氧中的應用。

所述磷酸鹽優選為可溶性磷酸鹽；更優選為可溶性正磷酸鹽；最優選為磷酸氫鈉。

所述綠銹優選為氯離子插層綠銹、硫酸根離子插層綠銹和碳酸根離子插層綠銹中的至少一種；更優選為硫酸根插層綠銹。

所述綠銹中亞鐵與三價鐵的摩爾比優選為(2～4)：1；更優選為(1.5～3.0)：1；最優選為2.5：1。