一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法技术

本发明专利技术公开了一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法，具体通过以下步骤来实现：首先制备TiO

Method for degrading organic substance in water by activating sulfate coupling system

The invention discloses a method for degrading organic matter in water by activating a sulfate coupling system, which is realized by the following steps: firstly, TiO is prepared

【技术实现步骤摘要】
一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法
本专利技术涉及一种FeCo/TiO2活化过硫酸盐耦合体系处理有机废水，属于环境保护领域。
技术介绍
随着各种洗涤剂、农药、化肥的大量使用以及生活污水、工业废水排放量的增加，加剧了水体污染。有机物尤其是有毒、有害和难降解的有机污染物已成为水处理的难点。基于SO4﹣·的高级氧化技术是近几年快速发展起来的新技术，因其高效处理难降解有机物及对环境污染小的特点而得到了广泛关注。与传统的高级氧化技术的活性物质羟基自由基(·OH)相比，SO4﹣·是一种高活性的自由基，SO4﹣·(E0＝2.5～3.1)的氧化还原电位比·OH(E0＝1.8～2.7)高；SO4﹣·的寿命(半衰期为4s)较·OH(寿命小于1μs)长，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；克服了·OH只有在酸性条件下才能氧化有机物的缺点；对目标污染物有更好的选择性。在使用过程中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。SO4﹣·高级氧化技术是通过活化过硫酸盐产生SO4﹣·。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。其中，Co2+对过硫酸盐的活化效果最好。但金属离子Co2+有毒性，会造成二次污染和生物毒性，带来健康问题，因而限制了该体系的广泛应用。因此，需要将Co2+固定在某种载体上形成复合载体，使金属离子不致流失，同时也能对其进行回收利用，即利用非均相催化体系催化产生SO4﹣·氧化有机物。因此对Co2+进行负载，寻找合适的载体，是目前研究中最热门、最活跃的课题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法，目的在于解决均相过硫酸盐活化体系中催化剂(金属离子Co2+)回收困难且易造成环境二次污染的问题，同时，耦合光催化作用强化有机物降解效果。本专利技术目的通过以下技术方案得以实现。一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法，其特征在于，该方法包括：首先制备TiO2多孔微球；接着制备FeCo/TiO2；最后将FeCo/TiO2与含有机物的水溶液充分混合，投加过硫酸盐同时用紫外线照射，在FeCo/TiO2和紫外光的协同作用下活化产生SO4﹣·和·OH，从而降解废水中大部分有机污染物，具体包括如下步骤：一、制备TiO2多孔微球：(1)将钛酸四丁酯和无水乙醇充分混合，所用钛酸四丁酯与无水乙醇质量比为1:1～1:2。制得混合液A。(2)另取一定体积无水乙醇，用1M盐酸调节pH至2～3后，加入到步骤(1)制得的混合液A中，无水乙醇与混合液A的质量比为1:1.5～1:2.5，电磁搅拌30min使之充分混合，得到TiO2溶胶B。(3)将TiO2溶胶B与苯酚混合后，加入到正庚烷分散介质中，在充分搅拌下滴加甲醛。其中，TiO2溶胶B与苯酚的质量比为5:1～10:1，TiO2溶胶B与正庚烷的质量比为1:1～1:1.5,TiO2溶胶B与甲醛的质量比为2:1～10:1，升温至60～70℃进行反应，约1.5h后对混合液进行过滤，并用乙醇反复清洗，得到乳白色的聚合物，为TiO2复合微球C。(4)将复合微球C烘干后，经500℃焙烧处理2h使聚合物分解，得到TiO2多孔微球。二、制备FeCo/TiO2：配制硝酸钴和硝酸铁混合溶液，将步骤一制备的TiO2多孔微球加入上述混合溶液中，其中，铁、钴的负载量分别为二氧化钛重量的20～50％、20～50％。电磁搅拌5h，然后80℃水浴搅拌蒸发近干，烘干后经500℃高温焙烧5h。然后放入干燥皿中冷却至室温，得到FeCo/TiO2。三、向有机废水中或在有机废水表面放置紫外灯，按有机废水质量的0.1～1％的比例加入FeCo/TiO2，按有机废水质量的0.1～1％的比例加入过硫酸盐，进行曝气，反应2～12h。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用过硫酸盐作为氧化剂，利用负载铁钴的二氧化钛(FeCo/TiO2))中的重金属离子活化过硫酸盐，产生硫酸根自由基SO4﹣·；在紫外光的照射下，过硫酸盐被活化，产生硫酸根自由基SO4﹣·，FeCo/TiO2中的TiO2发生光催化反应产生羟基自由基·OH。在SO4﹣·和·OH的共同作用下，有机物得到彻底降解。(2)本专利技术利用无毒的TiO2作为载体，负载金属离子铁和钴，在活化过硫酸盐的过程中，金属离子溶出很低，减少了环境的二次污染。且复合催化剂FeCo/TiO2高效、稳定、可重复利用。(3)FeCo负载可形成浅电子陷阱，有效的捕获光生电子，实现光生载流子的有效分离，提高光催化效率，从而提高TiO2光催化活性，强化有机物降解效果。(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是负载铁钴的二氧化钛的扫描电子显微镜照片。图2是负载铁钴的二氧化钛的X射线衍射图。图3是利用铁钴的二氧化钛活化过硫酸氢钾复合盐降解苯酚废水效果图。具体实施方式为便于理解，下面结合具体实施例和附图对本专利技术做进一步说明。实施例1(1)将25mL钛酸四丁酯和32.2mL无水乙醇充分混合。另取32.2mL无水乙醇，用盐酸调节pH至2～3后加入到上述钛酸四丁酯和无水乙醇的混合液中，电磁搅拌30min使之充分混合，得到TiO2溶胶。(2)取80mLTiO2溶胶与12g苯酚混合后，加入到100mL正庚烷分散介质中，在充分搅拌下滴加16mL甲醛，升温至60～70℃进行反应，约1.5h后对混合液进行过滤，并用乙醇反复清洗，得到乳白色的聚合物，即为TiO2复合微球，烘干后经500℃焙烧处理2h使聚合物分解，即得到TiO2多孔微球。(3)配制50mL含有0.12mol/L的Co(NO3)2·6H2O和0.125mol/L的Fe(NO3)3·9H2O的前驱物混合溶液，将1gTiO2浸渍其中，电磁搅拌5h，然后80℃水浴搅拌蒸发近干，烘干后经500℃高温焙烧5h。然后放入干燥皿中冷却至室温，得到CoFe/TiO2复合催化剂。(4)在50ml浓度为100mg/L、pH为6的苯酚废水表面放置紫外灯，加入0.075gFeCo/TiO2，加入0.15g过硫酸氢钾复合盐，进行曝气，反应2h，苯酚的去除率达到93.1％。实施例2(1)将12.5mL钛酸四丁酯和16.1mL无水乙醇充分混合。另取16.1mL无水乙醇，用盐酸调节pH至2～3后加入到上述钛酸四丁酯和无水乙醇的混合液中，电磁搅拌30min使之充分混合，得到TiO2溶胶。(2)取40mLTiO2溶胶与6g苯酚混合后，加入到50mL正庚烷分散介质中，在充分搅拌下滴加8mL甲醛，升温至60～70℃进行反应，约1.5h后对混合液进行过滤，并用乙醇反复清洗，得到乳白色的聚合物即为TiO2复合微球，烘干后经500℃焙烧处理2h使聚合物分解，即得到TiO2多孔微球。(3)配制25mL含有0.12mol/L的Co(NO3)2·6H2O和0.125mol/L的Fe(NO3)3·9H2O的前驱物混合溶液，将0.5gTiO2浸渍其中，电磁搅拌5h，然后80℃水浴搅拌蒸发近干，烘干后经500℃高温焙烧5h。然后放入干燥皿中冷却至室温，得到CoFe/TiO2复合催化剂。(4)在100ml浓度为200mg/L、pH为10的罗丹明废本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法，其特征在于，首先制备TiO

【技术特征摘要】
1.一种活化过硫酸盐耦合体系降解水中有机物的方法，其特征在于，首先制备TiO2多孔微球；接着制备FeCo/TiO2；最后将FeCo/TiO2与含有机物的水溶液充分混合，投加过硫酸盐同时用紫外线照射，在FeCo/TiO2和紫外光的协同作用下活化产生SO4﹣·和·OH，从而降解废水中大部分有机污染物，具体包括如下步骤：(一)、制备TiO2多孔微球：(1)将钛酸四丁酯和无水乙醇充分混合，所用钛酸四丁酯与无水乙醇质量比为1:1～1:2，制得混合液A；(2)另取一定体积无水乙醇，用1M盐酸调节pH至2～3后，加入到步骤(1)制得的混合液A中，无水乙醇与混合液A的质量比为1:1.5～1:2.5，电磁搅拌30min使之充分混合，得到TiO2溶胶B；(3)将TiO2溶胶B与苯酚混合后，加入到正庚烷分散介质中，在充分搅拌下滴加甲醛，升温至60～70℃进行反应，约1.5h后对混合液进行过滤，并用乙醇反复清洗，得到乳白色的聚合物，为TiO2复合微球C；(4)将TiO2复合微球C烘干后，经500℃焙烧处理2h使聚合物分解，得到TiO2多孔微球；(二)、制备FeCo/TiO2：配制硝酸钴和硝酸铁混合溶液，将步骤(4)制备的TiO2多孔微球加入上述混合溶液中，电磁搅拌5h，然后80...

【专利技术属性】
技术研发人员：程爱华，行瑶，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61