[發明專利]一種海泡石負載納米零價鐵耦合過硫酸鹽的水處理方法

在審

• 申請號: 202011490808.4
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112960756A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 戴友芝;張莉;于芹芹;胡昕;林藝佳;伍倩
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;B01J23/745;B01J37/16;C02F101/34
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本發明公開了一種海泡石負載納米零價鐵耦合過硫酸鹽的水處理方法，解決了納米零價鐵易團聚，活化過硫酸鹽效率低的問題，提高了反應效率。該方法將海泡石負載型納米零價鐵復合材料和過硫酸鹽投加到廢水中，以海泡石負載納米零價鐵復合材料為催化劑，活化過硫酸鹽產生具有強氧化性的硫酸根自由基和羥基自由基，與有機物反應從而達到高效降解雙酚A的目的。本發明利用的海泡石負載納米零價鐵復合材料具有優越的催化性能，其耦合過硫酸鹽構成的反應體系對有機物去除效率高，雙酚A的去除率在10分鐘內可以達到100％，反應條件適中，操作方便簡單，pH適用范圍寬，具有廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于廢水處理新技術領域，具體涉及一種海泡石負載納米零價鐵耦合過硫酸鹽的水處理方法。

背景技術

雙酚A(BPA)是一種典型的內分泌干擾化合物，廣泛應用于塑料制品的生產中。隨著雙酚A的廣泛使用，其造成的水污染問題日益嚴重，威脅著生態環境與人類健康。由于雙酚A具有疏水性和難降解性，傳統的廢水處理方法如絮凝，沉淀或過濾等無法將其在短時間內完全降解，因此，迫切需要開發一種有效降解水中BPA的新方法。

近年來，Fe²⁺活化過硫酸鹽的高級氧化技術被廣泛應用于廢水處理中，成為一個非常活躍的研究熱點。然而已有研究表明，Fe²⁺與過硫酸鹽反應十分迅速，通常在幾分鐘內完成，不易控制；此外，Fe²⁺具有強還原性，在活化過硫酸鹽過程中會參與多種氧化還原反應，容易被氧化成Fe³⁺而降低其活化過硫酸鹽的能力。為了解決這一問題，研究人員開始使用納米零價鐵(nZVI)作為Fe²⁺的來源活化過硫酸鹽，nZVI產生的Fe²⁺可與過硫酸鹽反應生成硫酸根自由基，而且Fe²⁺還可以通過Fe⁰與Fe³⁺反應再生，從而促進自由基的產生及污染物的降解；然而，nZVI存在著易氧化、易聚集等不足，導致其反應性顯著降低。

本發明使用海泡石作為輔助材料負載nZVI來增強其分散性。由于海泡石具有較高的比表面積、良好的化學穩定性和較強的離子交換能力。其表面存在大量的硅醇基團使得海泡石可以作為金屬和金屬氧化物的載體。因此，本發明試圖開發以海泡石負載納米零價鐵復合材料活化過硫酸鹽降解廢水中BPA的方法。

發明內容

為解決上述技術缺陷，本發明采用的技術方案在于，提供一種海泡石負載納米零價鐵耦合過硫酸鹽的水處理方法，利用海泡石負載納米零價鐵解決納米零價鐵的團聚問題，有效提高納米零價鐵的反應活性，并以海泡石納米零價鐵復合材料作為催化劑，耦合過硫酸鹽產生強氧化性的硫酸根自由基和羥基自由基，對有機污染物進行降解。該方法對有機物去除效果好、反應速率快、pH適用范圍廣。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種海泡石負載納米零價鐵耦合過硫酸鹽的水處理方法，其具體步驟為：

(1)采用液相還原法制備海泡石負載納米零價鐵復合材料(S-nZVI)，具體如下：將六水合三氯化鐵和海泡石溶于乙醇和超純水的混合溶液中。將海泡石與鐵的混合液在氮氣保護下機械攪拌。然后將硼氫化鈉水溶液逐滴加入混合液中，繼續攪拌。最后使用強磁鐵將合成的材料從水溶液中分離，并迅速用乙醇和無氧超純水分別沖洗數次，置于真空干燥箱中，烘干備用。

(2)往廢水中投加一定量的海泡石負載納米零價鐵復合材料和過硫酸鹽，振蕩反應，通過海泡石負載納米零價鐵復合材料活化過硫酸鹽產生強氧化性的硫酸根自由基以及羥基自由基，對有機污染物進行降解。

步驟(1)中，所述海泡石使用前在230℃下煅燒3小時。

步驟(1)中，所述海泡石與納米零價鐵的負載量比的范圍為1:2-2:1。

步驟(1)中，所述乙醇和超純水的混合液是由無水乙醇和超純水按體積比為4：1的比例混合制取的，使用量為50mL。