Cu(II)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种Cu(II)‑席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法，将Cu(II)‑席夫碱配合物加入到含有酚类污染物的有机废水中，用于在近中性、水相条件下实现对废水中酚类化合物的氧化降解。本发明专利技术制得的Cu(II)‑席夫碱配合物表现出良好的催化特性，可以在近中性、水相条件下实现对酚类化合物的氧化降解，解决了Fenton反应需要在酸性条件下进行的难题，在含酚类等的废水处理中有良好的潜在应用价值。

Catalytic Degradation of Phenolic Contaminants in Wastewater by Hydrogen Peroxide Catalyzed by Cu(II)-Schiff Base Complexes

【技术实现步骤摘要】
Cu(II)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法
本专利技术属于Cu(II)-席夫碱配合物催化氧化降解有机污染物
，具体涉及一种Cu(II)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法。
技术介绍
酚类化合物是废水中的常见成分，这类废水不仅毒性大且具有致畸、致癌及致突变的潜在毒性。因此，其有效去除是一个有关经济利益和具有重大实际应用意义的问题。因为废水中酚类化合物含量水平经常超过生物方法可处理的限度，所以人们试图研究利用各种化学方法来处理这些废水中的酚类化合物，例如湿空气氧化法(WAO)、湿催化氧化法(WCO)、光催化氧化法、电化学处理法、超临界氧化法、Fenton试剂氧化法和吸附法。然而，上述处理方法中有的因操作条件比较严格，有些因需要高温高压、能耗高、处理费用高等而不能广泛应用。虽然Fenton试剂在酸性条件下具有很高的氧化性能，但因需要对废水酸化、中和等而使处理费用增加和流程复杂，而且使用金属盐作催化剂将会导致二次污染。寻找一种具有化学稳定性好、并能够在温和条件下高效地氧化水中酚类化合物的催化剂是废水处理研究追求的重要目标。研究发现，席夫碱与金属离子(Fe3+、Cu2+、Co2+、Ni2+等)的配合物，已有很多学者对席夫碱配合物的催化活性进行了研究。例如，向庆华等合成了铁、钴两种席夫碱配合物，结果发现这两种金属席夫碱配合物可以有效催化过氧化氢氧化苯酚；刘峥等合成了3种席夫碱铜配合物来模拟辣根过氧化物酶的催化功能，结果表明3种席夫碱铜配合物均可以催化过氧化氢氧化抗坏血酸；曹婷婷等制备了席夫碱铁-TiO2复合物催化剂，该催化剂在可见光的激发下可以活化分子氧对染料罗丹明B(RhB)及无色小分子2,4-二氯酚(2,4-DCP)、水杨醛(SA)均有很好的降解效果；冯辉霞等合成了Co、Mn、Cu、Fe和Ni的席夫碱金属配合物及其负载型席夫碱金属配合物，结果表明Co-席夫碱配合物对苯乙烯的环氧化反应有良好的催化性能；刘晓等也发现Co-席夫碱配合物在碱性水溶液中可以高选择性地催化苯甲醇氧化生成苯甲醛。这些研究还存在催化效率不高、需要较高反应温度或可见光激发等问题，探索合成在水溶液中具有高催化效率的席夫碱金属配合物催化剂是本领域的研究重点。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种工艺简单且成本低廉的Cu(II)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，Cu(II)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法，其特征在于：将Cu(II)-席夫碱配合物加入到含有酚类污染物的有机废水中，用于在近中性、水相条件下实现对废水中酚类化合物的氧化降解，所述Cu(II)-席夫碱配合物的具体合成过程为：步骤S1：称量2.800g3,5-二溴水杨醛溶于100mL无水乙醇中，于60℃水浴加热至完全溶解得到溶液A；量取0.55mL乙醇胺溶于20mL无水乙醇得到溶液B；将溶液B滴入溶液A中，置于水浴锅中于60℃水浴加热搅拌1h，反应结束后将反应液转移至烧杯中，置于通风橱内自然挥发冷却结晶，经过一夜的自然挥发发现有大量橙黄色晶体形成，抽滤，转移至真空干燥箱内于40℃干燥24h得到干燥后的席夫碱2.1340g；步骤S2：称取步骤S1合成的席夫碱0.646g于圆底烧瓶中，加入20mL无水乙醇，置于水浴锅中于60℃水浴加热搅拌得到席夫碱溶液；再称取0.342g二水合氯化铜于烧杯中，加入10mL无水乙醇，搅拌至二水合氯化铜完全溶解时将氯化铜溶液加入到席夫碱溶液中，席夫碱溶液变澄清，再置于水浴锅中于65℃水浴加热搅拌45min，反应结束后将反应液转移至烧杯中，置于通风橱内自然挥发冷却结晶，经过一夜的自然挥发发现有草绿色晶体形成，抽滤，分别用无水乙醇和超纯水冲洗三次，再转移至真空干燥箱内于40℃干燥24h得到Cu(II)-席夫碱配合物0.4102g。优选的，所述酚类污染物为苯酚、2-氯酚、4-氯酚、2,4-二氯酚、2,6-二氯酚、2,4,6-三氯酚或五氯酚中的一种或多种。优选的，所述Cu(II)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法，其特征在于具体过程为：将Cu(II)-席夫碱配合物加入到含有酚类污染物的有机废水中，在Cu(II)-席夫碱配合物用量为0.05mmol·L-1，H2O2用量为30mmol·L-1，pH7.6，反应温度为50℃，反应时间5h条件下，五氯酚的去除率最小，为29.1％，苯酚去除率为73.2％，2-氯酚的去除率为54.9％，4-氯酚的去除率为54.5％，2,6-二氯酚的去除率为73.1％，2,4,6-三氯酚的去除率为65.3％，2,4-二氯酚的去除率最大，为84.8％。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术通过溶液合成法得到席夫碱及其铜配合物，经过元素分析、紫外光谱、红外光谱和X射线电子能谱等表征方法证实了其结构，用飞行时间液相质谱测定了席夫碱的分子量；2、本专利技术制得的Cu(II)-席夫碱配合物表现出良好的催化特性，可以在近中性、水相条件下实现对酚类化合物的氧化降解，解决了Fenton反应需要在酸性条件下进行的难题，在含酚类等的废水处理中有良好的潜在应用价值。附图说明图1A：3,5-二溴水杨醛缩乙醇胺席夫碱和B：铜配合物的形状和颜色；图2是3,5-二溴水杨醛缩乙醇胺席夫碱及其铜配合物的紫外光谱图；图3A：3,5-二溴水杨醛,B：席夫碱和C：铜配合物的红外光谱图(KBr压片)；图4A：席夫碱和铜配合物及B：铜配合物中元素Cu的X射线电子能谱图；图5A：席夫碱的总离子流图及B：席夫碱的质荷比图；图6是不同pH(A)、H2O2用量(B)、反应温度(C)和反应时间(D)对苯酚去除率的影响；图7不同酚类化合物的去除率。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1实验材料与方法(MaterialsandMethods)1.1试剂与仪器3,5-二溴水杨醛和乙醇胺从J&K公司购买(百灵威，上海)，苯酚(Phenol)、4-氯酚(4-CP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)和2,6-二氯酚(2,6-DCP)购自AcrosOrganics，2-氯酚(2-CP)和2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)购自TCI公司，五氯酚(PCP)购自Sigma公司(西格玛，上海)，无水乙醇、二水合氯化铜、30wt％H2O2均为分析纯(AR)，溶液pH是由Tris-HCl缓冲液控制。SGWX-4显微熔点仪(上海申光公司)；HJ-3数显恒温磁力搅拌器(江苏金坛杰瑞尔公司)；CHN-O-Rapid型元素分析仪(德国Heraeus公司)；Cary50紫外分光光度计(美国Varian公司)；NEXUS870红外光谱仪(KBr压片，美国Nicolet公司)；PHI5000VersaProbe电子能谱仪(日本UlVAC-PHI公司)；Aglient1200高效液相色谱(美国Aglient公司)；飞行时间-液相色谱-质谱联用仪(美国ABSCIEX公司)。1.2实验方法1.2.1席夫碱的合成称量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Cu(II)‑席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法，其特征在于：将Cu(II)‑席夫碱配合物加入到含有酚类污染物的有机废水中，用于在近中性、水相条件下实现对废水中酚类化合物的氧化降解，所述Cu(II)‑席夫碱配合物的具体合成过程为：步骤S1：称量2.800g 3,5‑二溴水杨醛溶于100mL无水乙醇中，于60℃水浴加热至完全溶解得到溶液A；量取0.55mL乙醇胺溶于20mL无水乙醇得到溶液B；将溶液B滴入溶液A中，置于水浴锅中于60℃水浴加热搅拌1h，反应结束后将反应液转移至烧杯中，置于通风橱内自然挥发冷却结晶，经过一夜的自然挥发发现有大量橙黄色晶体形成，抽滤，转移至真空干燥箱内于40℃干燥24h得到干燥后的席夫碱2.1340g；步骤S2：称取步骤S1合成的席夫碱0.646g于圆底烧瓶中，加入20mL无水乙醇，置于水浴锅中于60℃水浴加热搅拌得到席夫碱溶液；再称取0.342g二水合氯化铜于烧杯中，加入10mL无水乙醇，搅拌至二水合氯化铜完全溶解时将氯化铜溶液加入到席夫碱溶液中，席夫碱溶液变澄清，再置于水浴锅中于65℃水浴加热搅拌45min，反应结束后将反应液转移至烧杯中，置于通风橱内自然挥发冷却结晶，经过一夜的自然挥发发现有草绿色晶体形成，抽滤，分别用无水乙醇和超纯水冲洗三次，再转移至真空干燥箱内于40℃干燥24h得到Cu(II)‑席夫碱配合物0.4102g。...

【技术特征摘要】
1.Cu(II)-席夫碱配合物催化过氧化氢氧化降解废水中酚类污染物的方法，其特征在于：将Cu(II)-席夫碱配合物加入到含有酚类污染物的有机废水中，用于在近中性、水相条件下实现对废水中酚类化合物的氧化降解，所述Cu(II)-席夫碱配合物的具体合成过程为：步骤S1：称量2.800g3,5-二溴水杨醛溶于100mL无水乙醇中，于60℃水浴加热至完全溶解得到溶液A；量取0.55mL乙醇胺溶于20mL无水乙醇得到溶液B；将溶液B滴入溶液A中，置于水浴锅中于60℃水浴加热搅拌1h，反应结束后将反应液转移至烧杯中，置于通风橱内自然挥发冷却结晶，经过一夜的自然挥发发现有大量橙黄色晶体形成，抽滤，转移至真空干燥箱内于40℃干燥24h得到干燥后的席夫碱2.1340g；步骤S2：称取步骤S1合成的席夫碱0.646g于圆底烧瓶中，加入20mL无水乙醇，置于水浴锅中于60℃水浴加热搅拌得到席夫碱溶液；再称取0.342g二水合氯化铜于烧杯中，加入10mL无水乙醇，搅拌至二水合氯化铜完全溶解时将氯化铜溶液加入到席夫碱溶液中，席夫碱溶液变澄清，再置于水浴锅中于65℃水浴加热搅拌45min，反应结束后将反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭建彪，张超男，张耀宗，贺冰冰，顾梦瑶，曹治国，刘海津，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41