一种带正电Fe制造技术

本发明专利技术公开了一种带正电Fe

【技术实现步骤摘要】
一种带正电Fe3+/Fe2+MOFs活化过硫酸盐去除水中带负电有机污染物的方法
本专利技术涉及有机污染物的治理，特别涉及一种带正电Fe3+/Fe2+MOFs活化过硫酸盐去除水中带负电有机污染物的方法。
技术介绍
水体环境中有机污染物主要包括对水环境造成污染的有机化合物，其主要来源于人类生产生活的排放。有机污染物主要指印染废水、农药、药物与个人护理品和天然有机质等等，而这些有机物污染物分子中大部分带有负电荷，如有机染料、表面活性剂、核苷酸和辅酶等等。另外，农药和药物等有机污染物中含有-SO3-,-COO-,-O-和带有孤电子对等官能团的分子，也带有电负性。带负电荷的有机污染物存在于水体环境中，给当今环境中水处理技术带来了一定的挑战。这是由于以下几个方面的原因：第一、带负电荷的有机污染物一方面容易和水溶液中重金属离子络合增加了其去除难度；第二、带负电荷的有机污染物在深度氧化处理过程中其容易附着在催化剂表面从而造成催化剂失活。另外，当今水体环境中有机污染物的处理中方法仅仅针对普遍性有机污染物而展开，并没有根据不同特性和不同类别的有机物而发展不同的水处理技术。因此，为了克服水体环境中当今有机污染物处理技术中存在效率不高和选择性不强等特点，开发出针对某些特定类别有机污染物的处理方法和技术具有重要理论和现实意义。基于硫酸根自由基(•SO4-)的深度氧化技术是当今科研工作者针对水体环境中有机污染物去除研究的热点问题。这是由于一方面硫酸根自由基(•SO4-)(E⊖=+2.6V)具有和•OH(E⊖=+2.8V)相媲美的氧化还原电位，但是其和•OH与•O2-相比则具有更高的稳定性和更长的半衰期，另一方面，水环境中含硫无机盐丰富，其在环境中活性氧物种或者持久性自由基的作用下可以生产•SO4-，从而达到和有机污染物相互作用的目的。因此，发展基于硫酸根自由基(•SO4-)的深度氧化技术不仅可以去除有机污染物，而且对探索有机污染物在水体环境中活性氧物种作用下的迁移转化机制有一定的指导意义。金属有机框架材料(MOFs)，是由有机配体和金属离子或团簇通过配位键自组装形成的具有分子内孔隙的有机无机杂化材料。MOFs材料具有多孔径及大的比表面积、不饱和的金属位点等诸多性能，因此在化学化工领域得到许多应用，例如气体贮存、分子分离、催化、药物缓释等。然而MOFs由于配位键较弱，通常被认为在水存在的环境下易发生水解而造成骨架坍塌。不过，近几年科学家们通过修饰(如在配体中引入疏水基团、或在晶体表面覆盖疏水层)等方法提高MOFs的稳定性。有部分科研工作者已经将MOFs运用于水体环境中有机物和重金属离子的治理，如LiangR.等(LiangR.,JingF.,ShenL.,QinN.,WuL.JHazardMater287(2015)364-372.)报道了MIL-53(Fe)在大于420nm可见光催化下对Cr(VI)和有机染料具有较好的去除效果，反应6小时Cr(VI)和有机染料的去除率分别达到60%和80%以上。LiuK.等(LiuK.,GaoY.,LiuJ.,WenY.,ZhaoY.,ZhangK.,YuG.EnvironSciTechnol,50(2016)3634-3640)则证实MIL-53系列MOFs光催化体系中1O2,O2·-,·OH等自由基离子的存在，并且MIL-53(Fe)和MIL-53(Cr)要明显大于MIL-53(Al)的光敏活性。同样，MOFs由于含有过渡金属和空的金属配位点，其运用水溶中过硫酸活化和有机污染物的去除。如GaoY.W等(GaoY.W,LiS.M.,LiY.X.,YaoL.Y.,Zhang,H.ApplCatalB-Environ202(2017)165-174.)报道了MIL-53(Fe)光催化体系中过硫酸的引入能大大提高有机染料的去除效率。Wang,J.M.等(Wang,J.M.,Wan,J.Q.,Ma,Y.W.,Wang,Y.,Pu,M.J.,Guan,Z.Y.RSCAdv,6(2016)112502-112511.)报道了MIL-88A能够活化过硫酸盐对有机染料橙黄G有效去除，反应2小时其去除率可以达到98%以上，并且MIL-88A循环使用4次催化活性才出现少许下降。综上所述，MOFs在水环境中有机污染物去除方面的研究主要集中在有机染料上，而关于抗生素、农药等新型有机微污染物的去除研究，特别是针对某类特性有机污染物的去除研究相对较少。另一方面，MOFs材料稳定性和重复性还存在较大的局限性，从而限制了其在有机污染物去除过程的适用范围。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种带正电Fe3+/Fe2+MOFs活化过硫酸盐去除水溶液中带负电荷有机污染物的方法。该方法通过向带负电荷有机污染物中投加含带正电荷Fe3+/Fe2+MOFs和过硫酸盐，带正电荷Fe3+/Fe2+MOFs既可以选择吸附水溶液中带负电荷有机污染物，又可以活化过硫酸盐产生具有高活性的硫酸根自由基，即通过硫酸根自由基与吸附协同作用达到氧化降解带负电荷有机污染物的目的。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种带正电Fe3+/Fe2+MOFs活化过硫酸盐去除水溶液中带负电荷有机污染物的方法，包括以下步骤：在常温下，向含有带负电有机污染物的水溶液中分别加入带正电Fe3+/Fe2+MOFs和过硫酸盐进行搅拌，带正电Fe3+/Fe2+MOFs在吸附水溶液中带负电有机污染物的同时，Fe3+与Fe2+之间发生电子转移，电子活化过硫酸盐产生具有强氧化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基进一步氧化水中的带负电有机污染物使其降解。根据带负电有机污染物分子大小和所带负电荷官能团数目，可以选择不同配合物类型的带正电Fe3+/Fe2+MOFs和过硫酸盐的加入量。一方面，带负电有机污染物分子能够吸附在带正电Fe3+/Fe2+MOFs的内腔，另一方面，带正电Fe3+/Fe2+MOFs中Fe3+和Fe2+之间电子转移可以活化过硫酸盐产生硫酸根自由基，具有强氧化性硫酸根自由基则能进一步氧化水溶液中带负电有机污染物使其矿化降解。进一步地，所述的过硫酸盐为K2S2O8，Na2S2O8，(Na)KHSO5和(NH4)2SO5中的一种或两种以上。进一步地，Fe3+/Fe2+MOFs中，Fe3+与Fe2+的物质的量之比为0:5~5:0，不包括端点0，优选为2：3；Fe3+/Fe2+MOFs所带电荷为0~2，不包括端点0。进一步地，过硫酸盐与水溶液中带负电有机污染物的摩尔比（物质的量之比）为（0.5~100）:1。进一步地，Fe3+/Fe2+MOFs在水溶液中的质量体积比为0.1~2.0g/L。进一步地，带负电有机物分子主要包括有机染料、表面活性剂、核苷酸和辅酶，其尺寸为0.5~5nm。进一步地，搅拌总时间为10~240分钟。进一步地，还包括Fe3+/Fe2+MOFs的回收，具体为：降解处理后通过固液分离回收Fe3+/Fe2+MOFs，干燥后再次作为吸附剂和催化剂重复利用。值得说明的是，含Fe3+/Fe2+MOFs的具体含义为：MOFs表示金属有机骨架化合物，Fe3+/Fe2+表示不同价态的过渡金属Fe。本专利技术与现有技术相比具有以下优点和有益的效果：1)与均相过硫酸盐水处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带正电Fe3+/Fe2+ MOFs活化过硫酸盐去除水中带负电有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：在常温下，向含有带负电有机污染物的水溶液中加入带正电Fe3+/Fe2+ MOFs和过硫酸盐进行搅拌，Fe3+/Fe2+ MOFs在吸附水溶液中带负电有机污染物的同时，Fe3+与Fe2+之间发生电子转移，电子活化过硫酸盐产生具有强氧化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基进一步氧化水中的带负电有机污染物使其降解。

【技术特征摘要】
1.一种带正电Fe3+/Fe2+MOFs活化过硫酸盐去除水中带负电有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：在常温下，向含有带负电有机污染物的水溶液中加入带正电Fe3+/Fe2+MOFs和过硫酸盐进行搅拌，Fe3+/Fe2+MOFs在吸附水溶液中带负电有机污染物的同时，Fe3+与Fe2+之间发生电子转移，电子活化过硫酸盐产生具有强氧化性的硫酸根自由基，硫酸根自由基进一步氧化水中的带负电有机污染物使其降解。2.根据权利要求1所述的带正电Fe3+/Fe2+MOFs活化过硫酸盐去除水中带负电有机污染物的方法，其特征在于，所述的过硫酸盐为K2S2O8，Na2S2O8，(NH4)2S2O8或者KHSO5中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的带正电Fe3+/Fe2+MOFs活化过硫酸盐去除水中带负电有机污染物的方法，其特征在于，Fe3+/Fe2+MOFs中，Fe3+与Fe2+的物质的量之比为0:5~5:0，不包括端点0；Fe3+/Fe2+MOFs所带电荷为0~2，不包括端点0。4.根据权利要求1至3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪婷，阳海，庄帅，易兵，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：湖南,43