一种原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的方法技术

一种原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的方法是在常温条件下，向有机废水溶液中投加过硫酸盐，使过硫酸盐与有机污染物物质的量比为1-50:1，用0.1mol/L H2SO4或0.1mol/L NaOH调节有机废水溶液的pH值为2-12，再向其中投加原位掺硫活性炭，对废水溶液处理1h-3h，然后进行固液分离；其中原位掺硫活性炭：有机废水溶液＝0.1-0.3g：1L。本发明专利技术具有有机污染物去除效率高，无二次污染的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种降解有机废水的处理方法，具体涉及一种原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的方法。
技术介绍
近年来，羟基自由基高级氧化技术因具有氧化性强、选择性低、降解效率高的特点被广泛应用于难降解有机废水处理中。由于其具有操作简便、氧化性强的优点，Fenotn(H2O2/Fe2+)试剂氧化技术成为应用最为广泛的高级氧化技术。但是该技术存在适用pH范围窄、H2O2(氧化剂)不稳定、易产生污泥等问题。而稳定性高、水溶性好的过硫酸盐具有与H2O2相似的O–O键，可以经活化产生氧化还原电势(2.5-3.1V)较高、pH使用范围较宽的硫酸根自由基，从而高效去除难降解有机污染物。因此，近几年基于硫酸根自由基的过硫酸盐高级氧化技术，在废水领域的应用日益广泛。过硫酸盐包括过一硫酸盐和过二硫酸盐，它可以通过热活化法、光活化法和过渡金属离子活化法(CriticalReviewsinEnvironmentalScienceandTechnology,45:1756–1800,2015)产生强氧化性的硫酸根自由基，但是这些方法存在能耗高、操作条件苛刻、系统复杂、二次污染等问题，限制了过硫酸盐高级氧化技术在废水处理中的应用。如果使用一种非金属非均相催化剂活化过硫酸盐，那么以上的缺点就可以得到克服。而活性炭由于其具有比表面积大、孔隙结构发达、热稳定性高、生产成本低等优点，在非均相催化领域里得到广泛应用。为了拓宽其使用范围，众多学者通过表面掺杂杂原子、调控孔结构等手段对碳材料表面进行修饰以提高其物理化学特性和催化活性(RSCAdv.,2014,4,63110–63117；AppliedCatalysisB:Environmental106(2011)390–397)。虽然表面掺杂杂原子活性炭具有催化能力强、活性高的优点，但是这种改性方法形成的杂原子官能团不是均匀地嵌入到碳骨架中，而是结合在其表面，因此在使用过程中会出现溶出问题，甚至会使孔结构扭曲、孔道堵塞，进而导致表面积减小，活性降低。如果直接碳化含有杂原子的前驱体有机物，那么以上的缺点就可以得到克服。为解决以上问题，本专利技术提出了利用原位掺硫活性炭活化过硫酸盐处理难降解有机废水的新方法。目前，尚无专利技术涉及原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的应用。
技术实现思路
：为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种有机污染物去除效率高，无二次污染的原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的方法。为实现上述技术目的，本专利技术的原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的方法，包括如下步骤：在常温条件下，向有机废水溶液中投加过硫酸盐，使过硫酸盐与有机污染物物质的量比为1-50:1，用0.1mol/LH2SO4或0.1mol/LNaOH调节有机废水溶液的pH值为2-12，再向其中投加原位掺硫活性炭，对废水溶液处理1h-3h，然后进行固液分离；其中原位掺硫活性炭：有机废水溶液＝0.1-0.3g：1L。如上所述的过硫酸盐为过一硫酸盐或过二硫酸盐。如上所述的原位掺硫活性炭是采用焙烧碳化含硫前驱体并在此过程中添加化学活化剂活化制得，其制备工艺步骤是：以乙腈为溶剂溶解一定量的2–噻吩甲醇，缓慢加入溶有一定量的FeCl3的乙腈溶液中，在常温下快速搅拌15h，依次用蒸馏水和丙酮过滤、洗涤数次聚噻吩沉淀物至滤液为无色，将其在105℃下干燥，得到干燥的聚噻吩。把制得的聚噻吩与KOH按照1:2的质量比进行混合，将之在氮气氛围下600-800℃碳化1h。用10%的HCl洗涤碳化样品以去除残留无机物，再用蒸馏水洗涤数次至上清液呈中性后将其在110℃的条件下干燥24h，即得原位掺硫活性炭。具体的制备方法见文献(MicroporousandMesoporousMaterials158(2012)318–323)。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术中原位掺硫活性炭除了含有羰基、醌基等含氧官能团，还含有大量的噻吩硫和砜基官能团，这些基团作为路易斯碱活性位点能高效持续活化过硫酸盐产生活性自由基来氧化降解废水中有机污染物。2.本专利技术方法与其它催化剂相比，不仅提高了催化剂的催化效率和有机污染物的去除效率，还避免了催化剂活性组分溶出带来的二次污染问题。附图说明：图1为实施例1对难降解有机物的去除率变化图；图2为实施例2对难降解有机物的去除率变化图。具体实施方式：本专利技术提出了一种原位掺硫活性炭活化过硫酸盐降解有机废水的方法，具体为:在常温条件下，向废水溶液中投加过硫酸盐，使过硫酸盐与有机污染物物质的量比为1:1-50:1，用0.1mol/LH2SO4或0.1mol/LNaOH调节有机废水溶液的pH值为2-12，再向其中投加浓度为0.1-0.3g/L的原位掺硫活性炭作为催化剂，对水样处理1h-3h，然后进行固液分离。典型的制备原位掺硫活性炭的方法为：将3g2-噻吩甲醇溶于20ml乙腈溶剂中，将其缓慢加入100ml溶有28.9gFeCl3的乙腈溶液中，在常温下快速搅拌15h，依次用蒸馏水和丙酮过滤、洗涤数次聚噻吩沉淀物至滤液为无色，将其在105℃下干燥，得到干燥的聚噻吩。取三份干燥的聚噻吩，将其分别与KOH按照1:2的质量比进行混合，用石英管在氮气氛围下焙烧混合物，温度以3℃/min的速率，由室温分别升至600℃、700℃、800℃，并保持温度继续煅烧1h，即可获得不同温度焙烧的原位掺硫活性炭，分别计为ACS600,ACS700，ACS800。下面通过具体的实施例详细说明本专利技术。本专利技术实施例以含酚废水作为典型的难降解有机废水。含酚废水具有难生物降解的性质，不仅严重地破坏水生生态系统，而且严重威胁人类健康。因此实施例中选择酚类物质作为目标污染物。实施例1：取含有煤化工废水的待处理水样200mL，其中难降解有机物为对氯苯酚，浓度为80ppm。向该水溶液中投加过硫酸钾，使过硫酸钾与对氯苯酚摩尔比为24:1，再向其中投加原位掺硫活性炭(ACS800)0.1g/L(其中，ACS的焙烧温度为800℃)，对水样处理130min，与单独过硫酸盐氧化法相比，去除率由2.82％提高到100％。图1是本实施例对煤化工废水中对氯苯酚难降解有机物的去除效果图，图中–○–表示单独采用过硫酸盐氧化降解有机废水的去除率曲线，–△–表示ACS800活化过硫酸盐催化氧化降解有机废水的去除率曲线。实施例2：取含有煤化工废水的待处理水样200mL，其中难降解有机物为对氯苯酚，浓度为80ppm。向该水溶液中投加过硫酸钾，使过硫酸钾与对氯苯酚摩尔比为24:1，再向其中投加原位掺硫活性炭(ACS700)0.1g/L(其中，ACS的焙烧温度为700℃)，对水样处理170min，与单独过硫酸盐氧化法相比，去除率由2.82％提高到83.8％。图2是本实施例对煤化工废水中对氯苯酚难降解有机物的去除效果图，图中–○–表示单独采用过硫酸盐氧化降解有机废水的去除率曲线，–△–表示ACS700活化过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位掺硫活性炭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：在常温条件下，向有机废水溶液中投加过硫酸盐，使过硫酸盐与有机污染物物质的量比为1‑50:1，用0.1mol/L H2SO4 或 0.1mol/L NaOH调节有机废水溶液的 pH 值为2‑12，再向其中投加原位掺硫活性炭，对废水溶液处理1h‑3h，然后进行固液分离；其中原位掺硫活性炭：有机废水溶液＝0.1‑0.3g：1L。

【技术特征摘要】
1.一种原位掺硫活性炭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：
在常温条件下，向有机废水溶液中投加过硫酸盐，使过硫酸盐与有机污染物物质的量比为1-50:1，用0.1mol/LH2SO4或0.1mol/LNaOH调节有机废水溶液的pH值为2-12，再向其中投加原位掺硫活性炭，对废水溶液处理1h-3h，然后进行固液分离；其中原位掺硫活性炭：有机废水溶液＝0.1-0.3g：1L。
2.如权利要求1所述的一种原位掺硫活性炭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为过一硫酸盐或过二硫酸盐。
3....

【专利技术属性】
技术研发人员：曾泽泉，郭耀萍，黄张根，杨洁扬，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14