一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法技术

本发明专利技术公开了一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法。该方法包括步骤：在废水溶液中加入过硫酸盐和钼酸亚铁，搅拌使过硫酸盐和钼酸亚铁发生反应，过硫酸盐在钼酸亚铁作用下产生强氧化性的硫酸自由基和羟基自由基，硫酸自由基和羟基自由基进一步氧化有机废水中的难降解有机污染物，从而达到降解有机废水的目的。本发明专利技术加入的钼酸亚铁在常温下持续高效地催化活化过硫酸盐降解有机废水，反应后被回收并重复使用，常温下处理效率高、操作简单，在难降解有机废水治理领域具有很大的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水污染控制
，具体涉及一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法。
技术介绍
高级氧化技术因其降解有机污染物的高效性得到国内外学者的广泛关注，传统的高级氧化技术主要是利用反应过程中生成的强氧化性自由基如羟基自由基(·OH)、氢过氧基(·OOH)等，将有机污染物降解成小分子物质，最后矿化成CO2、H2O和相应的无机离子。硫酸根自由基(SO4—·)的氧化还原电位为2.6V，虽然略低于·OH的氧化还原电位(2.7V)，但相比于·OH，SO4—·在酸性和中性条件下比较稳定，碱性条件下还可氧化H2O或OH—生成·OH，因此基于SO4—·的新型高级氧化技术在废水处理应用中前景广阔。硫酸根自由基可以通过光催化、高温热解、过渡金属的催化等方式分解过硫酸盐产生，然而光活化过硫酸盐技术条件苛刻，热活化过硫酸盐技术能耗高。过渡金属活化过硫酸盐技术对设备要求低，能耗小，更加经济实惠，常用的金属离子包括Fe2+、Co2+、Mn2+、Ni2+、Ce3+和Ag+等。虽然均相体系催化过硫酸盐具有催化效率高、氧化能力强等优点，但也存在一些缺陷，例如催化剂不能循环利用、溶液中存在的微量金属离子难与反应介质分离、可能会造成潜在的二次污染和生物毒性等问题。如果能够将金属离子固定化，而又不失去活性，那么以上的缺点就可以得到克服。专利技术专利CN103979664A将OMS-2作为多相催化剂，活化单过硫酸氢钾降解水体中污染物；专利技术专利CN103435144A将纳米级铁及铁的氧化物制成纳米复合材料作为多相催化剂，催化分解过硫酸盐产生具有强氧化性的硫酸根自由基，从而氧化去除废水中的有机物。而专利CN1041298 41A则是将纳米零价铁和生物炭组成活化剂复合材料，催化过硫酸盐产生硫酸根自由基用于水处理。其中含铁化合物作为一类比较有潜力的多相催化剂越来越受人们的关注。钼酸亚铁是一种含二价铁的化合物。之前有文献或专利研究利用钼酸铁(III)
用于活化H2O2或者过硫酸盐用于降解水体中的污染物的研究(Desalination and Water Treatment,57(17):1-12·April 2015)。但本专利技术首次采用钼酸亚铁作为活化过硫酸盐的催化剂，发现其具有更高的催化降解污染物的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法。主要解决的技术问题是：现有技术中使用水溶性过渡金属离子作为催化剂容易带来二次污染，难以重复利用。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案。一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)往有机废水中加入过硫酸盐，混合均匀后得到有机废水溶液，调节有机废水溶液的pH值；2)往调节pH值后的有机废水溶液中加入钼酸亚铁；3)将已加入钼酸亚铁的有机废水溶液放入恒温摇床中搅拌，常温下进行反应，对所述有机废水进行降解。优选地，步骤1)所述调节有机废水溶液的pH值为1.0～5.0。优选地，步骤3)所述的已加入钼酸亚铁的有机废水溶液中，过硫酸盐的质量浓度为500～3000mg/L。优选地，步骤3)所述的已加入钼酸亚铁的有机废水溶液中，钼酸亚铁的质量浓度为100～1000mg/L。优选地，所述的过硫酸盐包括过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种以上。优选地，所述的钼酸亚铁的制备方法为水热法(Materials Science and Engineering B 176(2011)756–761或溶胶凝胶法(Res Chem Intermed(2014)40:1525–1536)中的一种，且不同的制备方法制得的钼酸亚铁对本专利技术的效果不会产生影响。优选地，步骤3)所述反应的时间为10分钟至180分钟优选地，将所述钼酸亚铁在对有机废水降解处理后进行回收，并再次作为催化剂重复利用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术提供一种新的用于有机废水处理的方法，通过向有机废水中加入过硫酸盐和钼酸亚铁，钼酸亚铁高效催化分解过硫酸盐产生硫酸自由基和羟基自由基，硫酸自由基和羟基自由基进一步氧化降解水中有机污染物。2、本专利技术中钼酸亚铁催化剂用量低，可以重复利用。3、本专利技术不需要消耗包括超声、光或电在内的额外能量，降低了成本。4、本专利技术工艺流程十分简单，可操作性强，具有广阔地实际应用前景。附图说明图1为所述钼酸亚铁的扫描电子显微镜图。图2为所述钼酸亚铁的X射线衍射图。图3为所述钼酸亚铁的拉曼谱图。具体实施方式下面结合实施例对钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法，进行详细说明，阐明本专利技术的突出特点和显著进步，仅在于说明本专利技术而决不局限于以下实例。本专利技术实施例以染料废水作为典型的有机废水。染料废水不仅会使自然水着色，影响美观，而且大多数染料都具有难降解的生物性质。在所有的染料中，偶氮染料的应用是最为广泛的。因此实施例中主要以偶氮染料废水作为目标污染物。为了证明本专利技术对大多数染料的降解作用，也选择了罗丹明B和亚甲基蓝作为目标污染物。本专利技术所述的钼酸亚铁采用水热合成制备得到，参见文献(Materials Science and Engineering B 176(2011)756–761)并进行了一定的修改，制备步骤为：1)取3mmol的FeSO4·7H2O和3mmol的Na2MoO4·2H2O溶解在50mL的pH＝2的盐酸溶液中；2)将溶解后的溶液转移到100ml反应釜中，在180℃加热4h；3)将反应后的溶液取出、冷却结晶、过滤，得到钼酸亚铁粗晶体；4)将钼酸亚铁粗晶体用去离子水和乙醇清洗三次，真空干燥处理后得到所述钼酸亚铁晶体，备用。所述钼酸亚铁的扫描电子显微镜图如图1所示，图2是所述钼酸亚铁的X射
线衍射图，图3是所述钼酸亚铁的拉曼谱图。实施例11)向100mg/L橙黄G染料废水中加入过硫酸钠得到废水溶液，用硫酸调节废水溶液pH值为3.0；2)再向废水溶液中加入钼酸亚铁，过硫酸钠在废水溶液中的浓度为1400mg/L，钼酸亚铁在废水溶液中的浓度为200mg/L；3)将加入钼酸亚铁后的废水溶液放入恒温摇床中搅拌，常温下进行反应，30分钟后染料的脱色率为94.6％。对比实验一：染料废水中仅加入过硫酸钠，调节废水溶液pH为3.0，在相同时间后脱色率仅为2.0％。对比实验二：染料废水中仅加入钼酸亚铁，调节废水溶液pH为3.0，在相同时间后脱色率为1.6％。实施例21)向20mg/L橙黄G染料废水中加入过硫酸钠得到废水溶液，用硫酸调节废水溶液pH值为3.0；2)再向废水溶液中加入钼酸亚铁，过硫酸钠在废水溶液中的浓度为1000mg/L，钼酸亚铁在废水溶液中的浓度为200mg/L；3)将加入钼酸亚铁后的废水溶液放入恒温摇床中搅拌，常温下进行反应，30分钟后染料的脱色率为96％。实施例31)向20mg/L橙黄G染料废水中加入过硫酸钠得到废水溶液，用硫酸调节废水溶液的pH值为1.5；2)再向废水溶液中加入钼酸亚铁，过硫酸钠在废水溶液中的浓度为1000mg/L，钼酸亚铁在废水溶液中的浓度为200mg/L；3)将加入钼酸亚铁后的废水溶液放入恒温摇床中搅拌，常温下进行反应，15分钟后染料的脱色率为95％。实施例41)向100mg/L罗丹明B染料废本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）往有机废水中加入过硫酸盐，混合均匀后得到有机废水溶液，调节有机废水溶液的pH值；2）往调节pH值后的有机废水溶液中加入钼酸亚铁；3）将已加入钼酸亚铁的有机废水溶液放入恒温摇床中搅拌，常温下进行反应，将所述有机废水进行降解。

【技术特征摘要】
1.一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）往有机废水中加入过硫酸盐，混合均匀后得到有机废水溶液，调节有机废水溶液的pH值；2）往调节pH值后的有机废水溶液中加入钼酸亚铁；3）将已加入钼酸亚铁的有机废水溶液放入恒温摇床中搅拌，常温下进行反应，将所述有机废水进行降解。2.根据权利要求1所述的一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法，其特征在于：步骤1）所述pH 值为1.0~5.0。3.根据权利要求1 所述的一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法，其特征在于：所述的过硫酸盐包括过硫酸钠、过硫酸铵或过硫酸钾中的一种以上。4.根据权利要求1 所述的一种钼酸亚铁活化过硫酸盐降解有机废水的方法，其特征在于：所述的钼酸亚铁的制备方法为水热法或溶胶凝胶法中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：马邕文，林学明，万金泉，王艳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44