LaFe1-xCuxO3处理水体残留阿特拉津的方法技术

一种LaFe1‑xCuxO3处理水体残留阿特拉津的方法：向有机废水中加入过一硫酸盐混匀后再加入LaFe1‑xCuxO3材料作为非均相催化剂，搅拌，对阿特拉津污染物进行降解；过一硫酸盐在有机废水中的浓度为0.25‑1毫摩尔/升。本发明专利技术以LaFe1‑xCuxO3作为非均相催化剂，在LaFe1‑xCuxO3和过一硫酸盐同时存在下与待处理的阿特拉津反应，LaFe1‑xCuxO3材料中的Fe(III)/Fe(II)和Cu(II)/Cu(I)为主要活性组分与过一硫酸盐接触反应产生强氧化性的硫酸根自由基，然后硫酸根自由基将水中的难降解阿特拉津降解，从而达到净化水体的目的。

【技术实现步骤摘要】
LaFe1-xCuxO3处理水体残留阿特拉津的方法
本专利技术属于水污染控制领域，具体涉及一种LaFe1-xCuxO3材料作为非均相催化剂活化过一硫酸盐处理水体残留阿特拉津的方法。
技术介绍
阿特拉津(atrazine)，又名莠去津，是一种被长期广泛使用的三嗪类除草剂。由于阿特拉津具有水溶性强、结构稳定和不易生物降解等特性，导致被其污染的土壤经雨水的冲刷可能造成地表和地下水的污染。进入水环境中的阿特拉津可引起雄蛙雌性化，美国、欧盟和日本均已将其列入内分泌干扰化合物名单。此外，阿特拉津也被认为是对人类具有潜在致癌风险的化合物。因此，研究环境水体中阿特拉津的削减方式具有重要意义。由于常规给水处理和污水处理工艺是以去除水中悬浮及胶体污染物为主，对有机污染物，特别是对农药类污染物的去除能力十分有限，甚至无能为力。因此，必须借助深度处理技术来进一步保障水质安全。其中，基于硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术近几年来在水深度处理领域引起了广泛的关注。SO4·-是通过活化过硫酸盐(主要包括：过一硫酸盐(peroxymonosulfate，PMS)和过二硫酸盐(persulfate，PS))而产生的。过硫酸盐均为固体物质，运输、储存、投加、操作更方便广。目前活化过硫酸盐的方法包括热处理、微波辐射、紫外照射、超声耦合以及过渡金属离子催化等方法。其中，热处理、微波辐射、紫外照射和超声耦合等技术需要额外提供能量，而且其设备系统较为复杂。过渡金属离子活化法反应条件温和、操作简单、易于实现，但是引入的金属离子(特别是Co2+)在反应结束后需要采取其他措施予以去除，不仅增加了工艺运营成本，而且增加了出水的水环境生态风险。非均相活化过硫酸盐技术可以在常温常压下实现水体中难降解有机污染物的强化去除。该技术避免了向水体引入有毒金属离子的缺陷，催化剂可一次性填装于反应器内，操作简单、便于在实际的水处理工艺中应用。但目前所采用的催化剂存在催化效率低且具有一定的选择性，难以满足实际需求。因此，迫切需要开发和制备经济、高效的催化剂，应用于非均相活化过硫酸盐技术之中，以解决水体中难降解有机污染物的去除问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种LaFe1-xCuxO3材料作为非均相催化剂活化过一硫酸盐处理水体残留阿特拉津的方法。为实现上述目的，本专利技术提供的LaFe1-xCuxO3处理水体残留阿特拉津的方法：向有机废水中加入过一硫酸盐混匀后再加入LaFe1-xCuxO3材料作为非均相催化剂，搅拌，对阿特拉津污染物进行降解；过一硫酸盐在有机废水中的浓度为0.25-1毫摩尔/升。所述的方法，其中，所述过一硫酸盐在阿特拉津残留废水中的浓度为0.25-1毫摩尔/升。所述的方法，其中，所述LaFe1-xCuxO3在有机废水中的质量浓度为0.25-1.5克/升。所述的方法，其中，LaFe1-xCuxO3对阿特拉津残留废水处理后，回收其中的LaFe1-xCuxO3，再次作为催化剂对阿特拉津废水进行降解处理。所述的方法，其中，有机废水中加入过一硫酸盐后，调节所得污染物水溶液的pH值为2.0-10.0，然后再加入LaFe1-xCuxO3。所述的方法，其中，所述过一硫酸盐为过一硫酸氢钾和过一硫酸氢钠中的一种以上。所述的方法，其中，所述LaFe1-xCuxO3材料通过下述方法得到：步骤1：分别称取La(NO3)3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O和C6H8O7·H2O，加水溶解，并在水浴加热条件下搅拌，得到湿凝胶；其中La(NO3)3·6H2O、Fe(NO3)3·9H2O、Cu(NO3)2·3H2O和C6H8O7·H2O的摩尔比为1:(1-x):x:6，式中x＝0.1、0.2、0.3、0.4、0.5；步骤2：湿凝胶于真空干燥箱内烘干；步骤3：在350-450℃预烧后再于650-700℃煅烧，得到目标产物。所述的方法，其中，加水量为使得金属离子总浓度不高于0.02mol/L。所述的方法，其中，LaFe1-xCuxO3材料的比表面积为13.8-18.8m2/g，平均粒径为15-38nm，平均孔径为14.3-18.2nm。所述的方法，其中，步骤1的水浴温度为85-95℃；步骤2的烘干温度为95-120℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术提供的LaFe1-xCuxO3的制备方法简单，反应条件简单温和，对外界环境条件无特殊要求，操作简单，重复操作性强，易于实现。(2)本专利技术提供的利用LaFe1-xCuxO3作为非均相催化剂活化过一硫酸盐氧化处理技术，能够更高效活化过一硫酸盐分解产生硫酸根自由基和羟基自由基，自由基的利用率高、反应时间段、对污染物的去除效果好。(3)本专利技术使用LaFe1-xCuxO3作为非均相催化剂对过一硫酸盐在pH为2.0-10.0范围内均具有很高的催化活性使其适用于处理的废水pH值大大拓宽，有效降低了酸碱调节费用。(4)本专利技术的LaFe1-xCuxO3材料用量较少，且在常温、无需光照等条件即可高效活化过一硫酸盐，降低了污水处理的成本，反应后LaFe1-xCuxO3材料较容易从溶液中回收重复利用，无二次污染。(5)本专利技术操作简单，催化效率高，条件易控，经济可行，适合于各种有机废水的深度处理。附图说明图1为本专利技术制备的LaFe0.8Cu0.2O3材料的X-射线粉末衍射(XRD)图谱。图2为本专利技术制备的LaFe0.8Cu0.2O3材料的扫描电子显微镜(SEM)图谱。图3为阿特拉津在不同材料下的降解。图4为在不同初始pH条件下所制备的LaFe0.8Cu0.2O3材料活化过硫酸盐对阿特拉津的降解。具体实施方式本专利技术提出在镧铁钙钛矿LaFeO3的基础上使用Cu元素对Fe元素的部分取代制备LaFe1-xCuxO3材料用于高效活化过一硫酸盐降解难降解残留农药的水处理技术。将LaFe1-xCuxO3作为过一硫酸盐的非均相催化剂，其可以高效活化过一硫酸盐产生强氧化性的硫酸根自由基(SO4·-)和羟基自由基(HO·)，进而可以达到高效去除难降解有机污染物的目的。该反应能在广泛的pH值范围内进行，而且催化剂用量少，反应时间短，同时具有催化氧化速率高，设备简单、操作方便、环境友好、催化剂易于回收利用等优点，在废水的深度处理领域有很大的应用潜力。本专利技术是针对现有的均相催化过一硫酸盐反应体系中金属离子对环境的二次污染增加了处理成本以及LaFeO3催化效率较低等问题提供一种利用LaFe1-xCuxO3材料非均相活化过一硫酸盐处理难降解农药阿特拉津的方法，本专利技术的方法是一种高级氧化方法，能够有效解决上述问题。LaFe1-xCuxO3高效催化活化过一硫酸盐快速有效去除废水中有毒有害难生物降解有机物，同时该方法可以同时引入两种过渡金属Fe和Cu协同作用提高活化效果。本专利技术以LaFe1-xCuxO3作为非均相催化剂，在LaFe1-xCuxO3和过一硫酸盐同时存在下与待处理的阿特拉津反应，LaFe1-xCuxO3材料中的Fe(III)/Fe(II)和Cu(II)/Cu(I)为主要活性组分与过一硫酸盐接触反应产生强氧化性的硫酸根自由基，然后硫酸根自由基将水中的难降解阿特拉津降解，从而达到净化水体的目的。本专利技术通过以下技术方案实现：先制备LaFe1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LaFe1‑xCuxO3处理水体残留阿特拉津的方法：向有机废水中加入过一硫酸盐混匀后再加入LaFe1‑xCuxO3材料作为非均相催化剂，搅拌，对阿特拉津污染物进行降解；过一硫酸盐在有机废水中的浓度为0.25‑1毫摩尔/升。

【技术特征摘要】
1.一种LaFe1-xCuxO3处理水体残留阿特拉津的方法：向有机废水中加入过一硫酸盐混匀后再加入LaFe1-xCuxO3材料作为非均相催化剂，搅拌，对阿特拉津污染物进行降解；过一硫酸盐在有机废水中的浓度为0.25-1毫摩尔/升。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过一硫酸盐在阿特拉津残留废水中的浓度为0.25-1毫摩尔/升。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述LaFe1-xCuxO3在有机废水中的质量浓度为0.25-1.5克/升。4.根据权利要求1所述的方法，其中，LaFe1-xCuxO3对阿特拉津残留废水处理后，回收其中的LaFe1-xCuxO3，再次作为催化剂对阿特拉津废水进行降解处理。5.根据权利要求1所述的方法，其中，有机废水中加入过一硫酸盐后，调节所得污染物水溶液的pH值为2.0-10.0，然后再加入LaFe1-xCuxO3。6.根据权利要求1、2或5所述的方法，其中，所述过一硫酸盐为过一硫酸氢钾和过一硫酸氢钠中的一种以上。7.根据权利要求1所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏训峰，程成，高生旺，王丽君，朱建超，香宝，梁兰兰，刘阳，
申请(专利权)人：中国环境科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11