[發明專利]一種基于Fe3+

在審

• 申請號: 202211520348.4
• 申請日: 2022-11-30
• 公開（公告）號: CN115925085A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 鄧靖;宋欣澤;丁春生;鄭中弈;蔡祉玥
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: C02F1/72
• 分類號: C02F1/72;C02F101/30;C02F101/34
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所(普通合伙) 33230
• 代理人: 宋飛燕

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種基于Fesupgt;3+/supgt;/過硫酸鹽體系的綠色高效降解水中內分泌干擾物的方法。本發明所述方法為向含有內分泌干擾物的待處理水中，加入咖啡酸、硫酸鐵和過硫酸鹽，攪拌條件下反應體系進行反應，對內分泌干擾物進行降解去除。本發明投加的咖啡酸，作為一種常見的天然有機酚酸，廣泛存在于天然植物中，對環境友好，可高效促進Fe(III)的還原，有效促進對過硫酸鹽的活化。同時咖啡酸具有于鐵離子的螯合性，可以增加鐵離子的溶解率，提高鐵離子的利用率。因此本發明通過投加咖啡酸同時作為還原劑和螯合劑，有效提升Fesupgt;3+/supgt;/過硫酸鹽催化體系的催化效率，同時進一步擴展催化體系的適用pH環境，具有廣闊的工業應用前景。

技術領域

本發明屬于水處理領域，具體涉及一種添加咖啡酸以提高Fe³⁺/過硫酸鹽去除水中內分泌干擾物的方法，旨在解決Fe³⁺活化過硫酸鹽過程中降解效率偏低的問題，找出一種更為高效、簡便、綠色的新方法。

背景技術

近年來，全球塑料工業蓬勃發展，大規模生產和使用塑料制品已是常態。工業上將雙酚A(BPA)用于合成聚碳酸酯塑料和環氧樹脂等塑料制品，因而BPA存在于各種日常塑料制品中，包括礦泉水瓶、醫療器械以及食品和飲料的內側涂料等。每年全世界生產2700萬噸含有BPA的塑料，BPA成為世界上產量和消耗量最高的化學品之一。然而，無數的動物實驗和流行病學研究表明，雙酚A是一種內分泌干擾物(EDC)，不僅威脅胎兒和兒童健康，還被認為與癌癥和新陳代謝紊亂導致的肥胖有著密切的關系。雖然雙酚A在水中的溶解度較低，但大規模生產和大量使用導致雙酚A存在于各種環境介質中，包括地表水、地下水、土壤、沉積物和空氣。據報道，廢水處理廠污水中的雙酚A濃度高達370μg/L，而地表水中的濃度為56μg/L。因此，亟需要尋找一種有效的方法來去除水中的雙酚A。

近年來，基于硫酸根自由基(SO₄^-·)高級氧化技術氧化能力強，反應條件溫和，適用pH范圍廣，已廣泛應用于廢水中污染物的去除和土壤的修復。相較于其他活化過硫酸鹽技術，如紫外光照射、超聲或是熱處理，過渡金屬活化更高效，操作更為簡便。作為常見的金屬活化劑之一，亞鐵離子(Fe²⁺)活化過硫酸鹽(peroxymonosulfate，PMS)因其成本效益和環境友好而被學者廣泛關注。然而，反應過程中Fe(III)向Fe(II)轉化的速度慢是導致其催化效率較低的主要限制因素。解決該問題可以投加還原劑加速Fe(III)的還原，或是螯合劑延長反應時間。

傳統的Fe²⁺活化過硫酸鹽體系存在反應不持久，pH適用范圍窄，易生成鐵泥或處理難降解有機污染物效率低等問題。現有的常見鐵還原劑如羥胺，雖然還原性強，但有毒性，會引入新的污染物。常見螯合劑如EDTA，螯合性強但不利于生物降解，會對環境不利。因此尋找一種還原性強，受pH影響小，環境友好且經濟性高的還原/螯合劑是推動均相金屬活化過硫酸鹽體系在實際工程中應用的關鍵。基于此，本發明提出一種向Fe³⁺/過硫酸鹽體系中添加咖啡酸的降解體系降解水中內分泌干擾物，通過咖啡酸與Fe(III)螯合提高Fe(III)的溶解度，同時利用其還原性加速Fe(III)/Fe(II)循環，提高過硫酸鹽的活化速率，實現對水中內分泌干擾物的高效去除。

發明內容

本發明的目的旨在提供一種可以同時作為還原劑和螯合劑的天然有機酚酸咖啡酸用于Fe³⁺活化過硫酸鹽去除水中內分泌干擾物的方法，從而克服均相體系金屬離子活化過硫酸鹽現有技術的不足，并是一種高效降解水中內分泌干擾物的新降解體系和方法。本發明通過添加咖啡酸，利用其強還原性加速Fe(III)/Fe(II)循環，同時利用螯合性增強鐵離子的溶解率。本發明中咖啡酸的加入還能夠進一步拓寬pH范圍，pH為3～9的條件下也具有較好的催化性能，克服了金屬離子活化過硫酸鹽高級氧化技術僅適用于強酸性條件的瓶頸，具有較好的經濟、環境、社會效益與工程應用前景。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：