利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法技术

本发明专利技术提供了利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，所述方法包括如下步骤：在有机废水中加入氧基氯化铁FeOCl，吸附反应后得到混合物；在所述混合物中加入单过硫酸盐，所述单过硫酸盐被氧基氯化铁催化活化产生硫酸根自由基以降解有机废水。本发明专利技术采用单过硫酸盐作为氧化剂，并利用氧基氯化铁催化剂来催化活化单过硫酸盐后处理有机废水，降解有机废水中污染物的效果显著，解决了现有技术中由于羟基自由基对环境要求较高，需要在酸性条件下来氧化污染物的缺陷，而本发明专利技术在酸性、中性和碱性条件下，废水中的有机污染物降解效率均较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于废水处理领域，尤其涉及利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法。
技术介绍
随着经济的快速发展和社会的不断进步，人类赖以生存的生态环境日益受到严重的污染和破坏。大量有毒、有害和难降解污染物(如染料、农药、除草剂、抗生素、防腐剂、洗涤剂、杀虫剂、消毒剂等)的进入环境体系，使得水体遭受严重污染。根据国家环保部门发布的中国环境质量公告，已有436条河流受到不同程度的污染，占调查总数的82％。到2011年为止，全国各大江均受到不同程度的污染，并呈加重趋势，工业发达城市镇附近水域的污染尤为突出。对人类健康和整个生态系统的平衡造成了严重的危害，人类社会的可持续发展面临着严峻的挑战。对于有毒、有害和难降解的有机污染废水，由于部分物理化学性质稳定物质的存在，传统废水处理技术例如：物理法、化学氧化法、化学电解法、物理化学法、生物法等均难以达到处理的要求，使得只有使用具有强大氧化能力的氧化剂，才能彻底降解污染物，因而促进了高级氧化技术的发展。高级氧化技术(AOPs)因为其具有将有机或者无机污染物质直接矿化或者通过氧化提高污水的可生化性，适用范围广、氧化能力强、反应速率快等特点，已经发展成为处理工业废水中难降解有机物的成熟技术。传统的AOPs是以羟基自由基(.OH，E0＝1.8v-2.7v)来降解污染物质。羟基自由基能够迅速而且无选择性的降解大部分有机污染物，但其需要在酸性条件下来氧化污染物，并且在水溶液中寿命较短(寿命小于1μs)，在应用中受水体基质(碳酸盐、碳酸氢盐、天然有机物等)影响较大。近年来，利用过硫酸盐活化产生硫酸根自由基(SO4·-)降解有机污染物的技术，因具有氧化剂稳定性好、溶解性高，活化方式多样、适用范围广、抗无机盐干扰能力强等优点，并且产生的SO4·-寿命较长(半衰期为4s)、有利于与污染物的接触，增大了自由基对污染物降解的机会，逐渐成为一类新型的极具发展前景的高级氧化技术。应用SO4·-高级氧化技术的关键是如何高效活化过硫酸盐产生硫酸根自由基。常规的活化方法包括紫外光、热、微波等物理手段和过渡金属离子等化学方法。由于物理方法能耗高、成本高，而过渡金属离子等化学方法则可以在常温、常压下快速进行，而且不需要额外的能量，而被广泛地研究应用。在过硫酸盐中，过一硫酸盐由于分子结构的不对称性，多种过渡金属离子都可以将其活化，其中，Co2+对过一硫酸盐的活化效果最好。Co2+活化过一硫酸盐体系具有氧化能力强、反应快速、矿化效率高、反应不受影响、抗碳酸盐、氯化盐等无机盐能力强等优点，但Co2+的毒性还是限制了该体系的广泛应用。因此，开发新型的单过硫酸盐催化剂成为环保工作者的研究热点。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的上述问题，本专利技术的主要目的在于提供利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，以FeOCl(氧基氯化铁)为催化剂，以单过硫酸盐为氧化剂，本专利技术方法降解有机废水中污染物的效果显著，而且在酸性、中性和碱性条件下，废水中的有机污染物降解效率均较高。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，所述方法包括如下步骤：在有机废水中加入氧基氯化铁，吸附反应后得到混合物；在所述混合物中加入单过硫酸盐，所述单过硫酸盐被氧基氯化铁催化活化产生硫酸根自由基以降解有机废水。作为进一步的优选，所述单过硫酸盐选自KHSO5和NaHSO5及其复合盐。作为进一步的优选，所述有机废水中包含蒽醌类、醌亚胺类、氧杂蒽类以及偶氮类的有机污染物中的一种或多种。作为进一步的优选，所述有机污染物选自活性艳蓝、亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红以及甲基橙。作为进一步的优选，所述吸附反应的温度为0℃-80℃。作为进一步的优选，所述混合物中，有机污染物的初始浓度为5mg/L-70mg/L。作为进一步的优选，所述混合物中，所述氧基氯化铁与有机污染物的浓度比为10-100，所述单过硫酸盐与有机污染物的浓度比为1-20。作为进一步的优选，所述有机废水的pH值为0—12。作为进一步的优选，所述氧基氯化铁是以无水氯化铁为原料通过部分热分解法或以无水氯化铁和三氧化二铁为原料通过气相迁移法制备而成。作为进一步的优选，所述部分热分解法包括如下步骤：将无水氯化铁研磨至粉末后煅烧；煅烧后所得产物经清洗后去除未反应的氯化铁；干燥过夜直至烘干，得到氧基氯化铁。作为进一步的优选，所述部分热分解法还包括：研磨所述氧基氯化铁。作为进一步的优选，所述部分热分解法制备过程中锻烧温度为150-350℃。作为进一步的优选，所述部分热分解法制备过程中锻烧温度为250℃。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术方法采用单过硫酸盐作为氧化剂，并利用氧基氯化铁催化剂来催化活化单过硫酸盐，因此能够高效活化单过硫酸盐产生硫酸根自由基SO4·–，硫酸根自由基是一种高级氧化反应过程中的中间物态，具有较高的氧化还原能力，在水溶液中存在寿命较长，衰减时间4s、氧化剂本身稳定性好，可使得多数有机污染物都能够被完全降解；而且在酸性、中性和碱性条件下，废水中的有机污染物降解效率均较高，同时本专利技术也提供了一种关于单过硫酸盐治理污染废水的新思路。(2)本专利技术催化氧化反应体系(氧基氯化铁/单过硫酸盐)产生的SO4·-具有比·OH更高的氧化还原电位，可降解·OH不能处理的有机物。(3)本专利技术氧基氯化铁催化剂对单过硫酸盐的活化效果非常突出，且没有毒性、高效、稳定以及可重复利用。(4)本专利技术实现了在多种pH值情况下废水的稳定处理，因而不需要另外调节废水pH值，节省了大量的处理成本。附图说明图1为本专利技术实施例利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例1中使用的不同温度制备的FeOCl对降解过程的影响示意图。图3a-3d为本专利技术实施例1中使用的不同温度制备的FeOCl的SEM表征示意图。图4本专利技术实施例1利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法中FeOCl的加入量对RhB降解速率的影响示意图。图5本专利技术实施例1利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法中RhB的初始浓度对降解过程的影响示意图。图6为本专利技术实施例2利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法中氧化剂PMS的浓度对有机污染物降解情况的影响示意图。图7为本专利技术实施例2利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法中pH对有机污染物降解情况的影响示意图。图8为本专利技术实施例2利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法中反应温度对有机污染物降解情况的影响。图9为本专利技术实施例1中使用的同温度制备的FeOCl的XRD表征示意图。图10为不同体系条件下RhB降解情况对比示意图。具体实施方式本专利技术通过提供利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，所述方法采用单过硫酸盐作为氧化剂，并利用氧基氯化铁FeOCl催化剂来催化活化单过硫酸盐后处理有机废水，解决了现有技术中由于羟基自由基对环境要求较高，需要在酸性条件下来氧化污染物的缺陷。为了解决上述缺陷，本专利技术实施例的主要思路是：本专利技术实施例利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，如图1所示，所述方法包括如下步骤：步骤S01:在有机废水中加入氧基氯化铁，吸附反应后得到混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：在有机废水中加入氧基氯化铁，吸附反应后得到混合物；在所述混合物中加入单过硫酸盐，所述单过硫酸盐被氧基氯化铁催化活化产生硫酸根自由基以降解有机废水。

【技术特征摘要】
1.利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：在有机废水中加入氧基氯化铁，吸附反应后得到混合物；在所述混合物中加入单过硫酸盐，所述单过硫酸盐被氧基氯化铁催化活化产生硫酸根自由基以降解有机废水。2.根据权利要求1所述的利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于：所述单过硫酸盐选自单过硫酸氢盐及单过硫酸氢盐的复合物。3.根据权利要求1所述的利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于：所述有机废水中包含蒽醌类、醌亚胺类、氧杂蒽类以及偶氮类的有机污染物中的一种或多种。4.根据权利要求3所述的利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于：所述有机污染物选自活性艳蓝、亚甲基蓝、罗丹明B、活性艳红以及甲基橙。5.根据权利要求1所述的利用氧基氯化铁催化活化单过硫酸盐处理有机废水的方法，其特征在于：所述吸附反应的温度为0℃-80℃。6.根据权利要求1所述的利用氧基氯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东亚，夏东升，徐海明，袁向娟，曹刚，孙磊，陈梦蝶，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42