一种氯代有机物的降解方法技术

本发明专利技术公开了一种氯代有机物的降解方法，属于环境保护领域。该方法将含有60‑130mg/L氯代化合物的溶液和质量分数为1‑10%的纳米纤维素基水凝胶负载的金属催化剂加入反应容器中，反应4‑24h，初始溶液中的氯代化合物去除率达到50‑95%。本发明专利技术具有能常温反应、效率高、装置投资少、节能、催化剂易于回用、环保的优点。本发明专利技术的降解方法针对性强，流程简单，可以在常规的二级生化处理之后增加本发明专利技术技术，实现废水中氯代化合物含量大幅度降低，减少氯代化合物排放对环境的危害。

【技术实现步骤摘要】
一种氯代有机物的降解方法
本专利技术属于环境保护领域，具体涉及一种氯代有机物的降解方法。
技术介绍
氯代有机物是指有机物中的C-H上的H原子被卤素原子取代(多指Cl)的化合物，可以是一氯化物，二氯化物或多氯化物。包括氯代芳香族化合物，如氯代苯，氯代苯酚，多氯联苯等，和氯代脂肪族化合物，如三氯甲烷，三氯乙烯，还有氯代脂肪酸，氯代脂肪胺等等。这些化合物种类繁多，性质差异很大，来源也不同,有的在工业生产中或作为中间体，或作为重要的产品，有的是工厂废水，如元素氯漂白制浆厂的废水中含有几百种氯代化物(包括氯酚和氯代呋喃，多氯联苯)。氯酚类化合物被用于杀菌剂的生产和使用中，不可避免的排放到水环境和大气环境，从而污染环境。氯苯类化合物则是重要的有机溶剂。由于氯原子电负性大，和碳原子结合牢固，不容易降解，大多数氯代化合物对环境带来危害，尤其是氯代芳香族化合物，如多氯联苯，氯酚，氯苯和二噁英是典型的“致畸，致癌，致突变”三致物质，被美国环保局列为污染物排放名列。目前，关于含氯有机物的降解技术非常多。如生化方法通常是利用微生物，活性污泥的代谢作用，以废水中污染物作为营养源，将水中有机污染物转化为CO2和H2O等无机物的方法，以达到降低水中废水负荷的方法。常见的好氧处理和厌氧处理工艺被分别应用于氯代物的降解处理。厌氧-好氧组合工艺兼具了两者的优势，对含氯有机物的降解提供了一条新的思路。但是，生物处理方法周期长，适应于普适性的废水处理技术，对氯代化合物的降解缺乏针对性。另外，高级氧化处理技术(AdvancedOxidationProcesses简称AOPs)，指通过化学和物理化学的方法，运用电、光、催化剂或氧化剂结合，包括光催化氧化、Fenton氧化以及臭氧氧化等，将有机污染物降解为易于生物降解的中间产物或无污染的CO2、H2O的无害物质的方法。Neval(NevalBaycanPariltDA.OptimizationofTiO2/Fe(III)/solarUVconditionsfortheremovaloforganiccontaminantsinpulpmilleffluents[J].Desalination，201l，265：37.42)]等人研究TiO2，Fe3+催化造纸厂废水，在TiO2为188mg/L，Fe3+为0.5mM时，TOC和AOX去除率可达64％和68％。但是Fenton法具有效率低，消耗大量的调酸剂来调整反应pH为酸性，且该氧化过程没有选择性，对反应设备的材质耐酸性要求比较高；另外出水含铁离子，从而会带来铁泥二次污染的问题。特别地，以氯酚的高级氧化降解为例，氧化过程中的中间产物组成复杂，如：氯代酸，酚盐，低级醛，苯醌等,某些低分子氯代有机酸毒性更大，对环境潜在的危害风险反而增加。目前，利用铁基催化剂来还原降解氯代物逐渐成为研究的热点。零价铁还原脱氯技术，即采用化学还原法脱除有机氯化物中的氯元素，使其变为氯离子，有机氯化物变成母体烃类，以达到无毒或低毒的目的，由于铁金属还原能力强，来源丰富，廉价无毒且对环境不会产生二次污染，为水中氯代化合物的处理提供一种新途径。为了提高铁基催化剂对氯代芳香族化合物的还原能力，对铁基催化剂实行各种功能化改性，如：纳米化，引入第二种吸氢金属，Pd，Ni，Ag，Cu等。但是这些纳米颗粒由于巨大的比表面积和原子间极性作用，非常容易团聚，而影响纳米金属颗粒的活性。因此，研究者对纳米金属颗粒实行水溶性大分子包覆，通过大分子的空间位阻和静电排斥力来阻止团聚。比如：羧甲基纤维素，淀粉和瓜尔胶等被用于纳米铁掺杂的双金属催化剂的制备中，用于地下水污染物的原位还原。但是，这种包覆的纳米双金属不能再次回收使用，增加废水治理的成本。基于水凝胶载体的纳米双金属不仅能够避免金属团聚，保证了金属的高催化活性，并且在使用后可以方便的收集，经过简单的酸化后回用，因此，是一种高效可再生金属还原剂。水凝胶作为一种具有3D网状结构的聚合物大分子，由于分子中含有大量的-OH,NH2,-COOH,-SO3H基团，通过氢键，离子间作用和分子间极性作用，表现出优异的吸水性能，且不失去其力学性能。在不同的pH环境下上述基团转化为离子形式，从而能够吸附金属离子.尤其是这些金属离子在还原剂NaBH4,NH2-NH2存在下，可以原位制备水凝胶负载的零价纳米金属颗粒。在水溶液中，水凝胶吸水膨胀，网络结构打开，丰富的网孔为水分子及水中有机物质的扩散传质提供了便利。因此，这种基于水凝胶的单金属或者双金属颗粒，被均匀分散并防止团聚，作为一种软反应器，被用在很多有机物质的催化转化中和难降解污染物质的无害化，有效提高反应速率与产率，并且通过改变环境条件可直接将负载金属纳米粒子的水凝胶从反应液中回收，提高金属纳米粒子的回收率和重复使用性，有利于反应产物的纯化和制备成本的降低。但是目前的水凝胶原料均来自于石油资源，不符合环保，可生物降解的要求。因此，以植物纤维(主要是纤维素)为原料，通过分子设计合成可降解的水凝胶，不光充分利用自然界丰富的生物质资源，降低了成本，而且，制备的水凝胶性能出色，可控性好。然后，以这种环保水凝胶为基材，原位可控负载铁基金属，得到的金属催化剂在降解氯代化合物方面将具有出色的效能。
技术实现思路
本专利技术以植物纤维(主要是纤维素改性物)为原料，通过分子设计和适度交联，制备比表面积大，力学性能较好的环保水凝胶，然后水凝胶浸泡在0.5M氯化亚铁溶液中，达到饱和吸附量后，置于硼氢化钠溶液中，原位还原为黑色的含铁水凝胶，这种水凝胶进一步和镍离子/氯钯酸钾反应，让零价镍/Pd覆盖在纳米铁表面，得到纤维素基水凝胶负载的Fe/Ni，Fe/Pd催化剂，并被应用于氯代化合物的脱氯无害化工艺，针对性地实现含氯化合物的高效降解。本专利技术是对零价纳米铁基催化剂的改性及性能提高。本专利技术是通过如下技术方案来实现的。一种氯代有机物的降解方法，该方法包括以下步骤：将含有氯代化合物的溶液和环保水凝胶基负载的双金属催化剂加入反应容器中，反应4-24h。优选的，所述氯代化合物为2,4,6-三氯酚、邻-二氯苯、三氯乙酸、三氯甲烷和环氧氯丙烷中的一种以上。优选的，所述溶液中氯代化合物的浓度为60-130mg/L。优选的，所述纳米纤维素基水凝胶负载的金属催化剂中的双金属为Fe/Pd或Fe/Ni。优选的，所述纳米纤维素基水凝胶负载的金属催化剂中双金属催化剂的质量分数为1-10％。优选的，所述反应的pH为4-8。优选的，所述反应可以低速搅拌，转速为30～100rpm。优选的，所述反应中催化剂用量是含氯代化合物水溶液体积的4～10g/L。优选的，所述反应是在常温下进行的。含有一定浓度的氯代化合物的水溶液/醇水溶液，在反应容器中加入质量浓度为1-10％的环保水凝胶基负载的Fe/Pd和Fe/Ni双金属催化剂，不调节pH或者调节pH在4-8内，常温或者升温反应，低速搅拌或者简单的静止，反应4-24h，初始溶液中的氯代化合物去除率达到50-95％，取决于初始溶液中氯代化合物的浓度，催化剂用量及反应时间及反应pH。该处理技术也可在固定床反应器内实现，即将纳米纤维素基水凝胶负载的金属催化剂填充在固定床反应器内，填充一定高度，并用氮气保护，该装置可用于普通二级常规处理后废水的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氯代有机物的降解方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有氯代化合物的溶液和纳米纤维素基水凝胶负载的金属催化剂加入反应容器中，反应4‑24h。

【技术特征摘要】
1.一种氯代有机物的降解方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有氯代化合物的溶液和纳米纤维素基水凝胶负载的金属催化剂加入反应容器中，反应4-24h。2.根据权利要求1所述的一种氯代有机物的降解方法，其特征在于，所述氯代化合物为2,4,6-三氯酚、邻-二氯苯、三氯乙酸、三氯甲烷和环氧氯丙烷中的一种以上。3.根据权利要求1所述的一种氯代有机物的降解方法，其特征在于，所述溶液中氯代化合物的浓度为60-130mg/L。4.根据权利要求1所述的一种氯代有机物的降解方法，其特征在于，所述纳米纤维素基水凝胶负载的金属催化剂中双金属为Fe/Pd或Fe/Ni。5.根据权利要求1所述的一种氯代有机物的降解方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：万小芳，郭从宝，李友明，陈广学，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44