一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，创新性地采用天然电气石，如锂电气石、铁电气石、镁电气石、布格电气石、钙镁电气石、钠钙电气石等中的一种或几种组合，经机械破粹、筛分，得到粒径范围为0.2~2μm的电气石粉末。在pH值为2.9~10.7范围内，电气石成功活化了过硫酸氢盐，产生了强氧化性的硫酸根自由基和氢氧根自由基，有效降解了有机污染物。与目前广泛使用的重金属离子以及相应的氧化物催化剂相比，天然电气石不仅无毒、无害、廉价、稳定，而且使用过程中无重金属离子浸出，不会造成水体的二次污染。本发明专利技术操作简单、成本低、绿色环保，可以高效处理有机污染物含量较高的原水或有机废水。

A method of activating hydrogen persulfate based on natural tourmaline

【技术实现步骤摘要】
一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法
本专利技术涉及一种绿色环保的有机污染物处理方法，具体是通过天然矿物电气石活化过硫酸氢盐，产生活性氧物种，实现有机污染物的降解。
技术介绍
高级氧化法具有很强的氧化能力，能够有效地将难降解的有机污染物转化成无毒无害的二氧化碳和水等小分子，因而在环保领域具有很高的应用价值。高级氧化过程中常用的氧化剂有双氧水、臭氧、过硫酸氢盐等。然而，双氧水不仅易分解，产生的氢氧根自由基氧化能力较弱，而且其适用pH范围窄；臭氧在实际应用中对设备要求高，操作难度大。过硫酸氢盐的稳定性好，经过催化剂活化，可以产生强反应活性的硫酸根自由基，从而在较宽pH范围内降解废水，可操作性强。目前，活化过硫酸氢盐的催化剂主要有过渡金属离子（如Co2+、Fe2+、Fe3+、Mn4+、Ni2+、Ru2+、Ag+等）和氧化物（如MnO2、CuO、CuFe2O4、Fe3O4、Co3O4、CeO2等）。由于这些催化剂的使用，会在水中引入重金属离子，因此限制了其在有机废水处理中的应用。碳基催化剂如生物碳、功能化污泥碳、功能化碳纳米管、功能化石墨烯、聚苯胺等被证明也可以活化过硫酸氢盐。然而，这些催化剂具有制备工艺复杂、能耗高、循环稳定性差等缺点。因此，寻找绿色环保、价格低廉、循环稳定性好的催化剂，对扩大过硫酸氢盐高级氧化法在有机污染物降解中的应用，具有极高的实际应用价值和极大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术旨在针对目前过硫酸氢盐高级氧化法中，用于活化过硫酸氢盐的催化剂存在致毒性、制备工艺复杂、制备所需能耗高、循环稳定性差以及实用性不强等特点，创新性地采用来源丰富、价格低廉、化学稳定性好、无毒无害、纯天然的电气石活化过硫酸氢盐，使得过硫酸氢盐高级氧化法更加绿色环保、实用性更强。本专利技术中通过球磨电气石（锂电气石、铁电气石、镁电气石、布格电气石、钙镁电气石、钠钙电气石等）矿物颗粒并过筛，得到具有一定粒径分布的粉末样品。通过降解亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B、酸性橙等有机污染物来表征电气石活化过硫酸氢盐的能力。一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，采用来源丰富、价格低廉、化学稳定性好、无毒无害的天然电气石矿，经机械破碎、筛分，得到一定粒径范围的电气石粉末。在较宽的pH范围内，电气石活化了过硫酸氢盐，产生了活性氧物质，成功降解了有机污染物。适用于处理有机污染物含量较高的原水或有机废水。本专利技术中使用的电气石为锂电气石、铁电气石、镁电气石、布格电气石、钙镁电气石、钠钙电气石等中的任意一种或多种组合。本专利技术中天然电气石粉末的粒径范围为0.2~2μm。本专利技术采用碱（氨水、氢氧化钠、氢氧化钾等）和酸（盐酸、硫酸等）调节体系的pH值为2.9~10.7，来模拟实际环境中有机物含量较高的原水或有机废水。本专利技术中使用的过硫酸氢盐为过硫酸氢钠、过硫酸氢钾等中的任意一种或两种组合。本专利技术中产生的活性氧物种为强氧化性的硫酸根自由基和氢氧根自由基。本专利技术中降解的有机污染物为亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B、酸性橙、苯酚、阿特拉津等中的任意一种或多种组合。本专利技术中电气石活化过硫酸氢盐时两者的质量比为0.5:1~5:1。本专利技术具有如下有益效果：采用来源丰富、价格低廉、绿色环保、稳定性好的天然矿物电气石成功地活化了过硫酸氢盐，产生了硫酸根自由基和氢氧根自由基，成功降解了有机污染物。天然矿物电气石可以直接使用，不仅简化了催化剂制备工艺、降低了能耗，而且还避免了催化剂中重金属离子的浸出对水体造成二次污染。本专利技术为过硫酸氢盐高级氧化法的绿色化、环保化和实用化提供了实例。附图说明图1为本专利技术实施例1中过硫酸氢钾、锂电气石以及过硫酸氢钾/锂电气石体系中的亚甲基蓝降解曲线。具体实施方式以下内容为本专利技术的具体实施方式。需要指出的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。此外，下面所描述的本专利技术各个具体实施方式中所涉及的技术特征，只要彼此之间没有产生冲突就可以相互组合。实施例1将0.050g过硫酸氢钾加入到100mL5mgL-1亚甲基蓝水溶液中，磁力搅拌30min，待过硫酸氢钾完全溶解后，混合体系的pH变为2.9，再加入0.050g锂电气石粉末样品。25min内，锂电气石/过硫酸氢钾体系中的亚甲基蓝降解效率为99.9%。实施例2将0.050g过硫酸氢钾加入到100mL5mgL-1亚甲基蓝水溶液中，磁力搅拌30min，待过硫酸氢钾完全溶解后，混合体系的pH变为2.9，再加入0.075g锂电气石粉末样品。20min内，锂电气石/过硫酸氢钾体系中的亚甲基蓝降解效率为99.9%。实施例3将0.050g过硫酸氢钾加入到100mL5mgL-1亚甲基蓝水溶液中，磁力搅拌30min，待过硫酸氢钾完全溶解后，混合体系的pH变为2.9，采用氢氧化钠调节体系pH至5.1,再加入0.050g锂电气石粉末样品。25min内，锂电气石/过硫酸氢钾体系中的亚甲基蓝降解效率为97.9%。实施例4将0.050g过硫酸氢钠加入到100mL5mgL-1亚甲基蓝水溶液中，磁力搅拌30min，待过硫酸氢钠完全溶解后，混合体系的pH变为2.9，采用氨水调节体系pH至6.4，再加入0.050g锂电气石粉末样品。25min内，锂电气石/过硫酸氢钠体系中的亚甲基蓝降解效率为97.6%。实施例5将0.050g过硫酸氢钾加入到100mL5mgL-1亚甲基蓝水溶液中，磁力搅拌30min，待过硫酸氢钾完全溶解后，混合体系的pH变为2.9，采用氢氧化钾调节体系pH至10.7，再加入0.050g锂电气石粉末样品。25min内，锂电气石/过硫酸氢钾体系中的亚甲基蓝降解效率为99.7%。实施例6将0.050g过硫酸氢钠加入到100mL5mgL-1亚甲基蓝水溶液中，磁力搅拌30min，待过硫酸氢钠完全溶解后，混合体系的pH变为2.9，再加入0.050g铁电气石粉末样品。25min内，铁电气石/过硫酸氢钠体系中的亚甲基蓝降解效率为99.9%。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，其特征在于：本专利技术采用经机械破碎、筛分得到的电气石粉末，成功活化了过硫酸氢盐，产生了活性氧物质，实现了有机污染物的降解。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，其特征在于：本发明采用经机械破碎、筛分得到的电气石粉末，成功活化了过硫酸氢盐，产生了活性氧物质，实现了有机污染物的降解。


2.根据权利要求1所述的一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，其特征在于：本发明中使用的电气石为锂电气石、铁电气石、镁电气石、布格电气石、钙镁电气石、钠钙电气石等中的任意一种或多种组合。


3.根据权利要求1所述的一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，其特征在于：所述电气石粉末的粒径范围为0.2~2μm。


4.根据权利要求1所述的一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，其特征在于：采用碱和酸调节体系的pH值为2.9~10.7。


5.根据权利要求4所述的一种基于天然电气石活化过硫酸氢盐的方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹艳红，余昌强，吴子平，黎业生，刘先斌，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36