负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法技术

本发明专利技术涉及一种负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法，包括以下步骤：(S1)将预处理的硅藻土经过巯基硅烷偶联剂改性后，浸渍于亚铁盐和锰盐的混合溶液中，加入碱性溶液，搅拌得浆料，浆料烘干后洗涤，再次烘干，研磨得到负载铁和锰的硅藻土复合材料；(S2)将过硫酸盐水溶液和步骤(S1)所得复合材料加入到待修复处理的水体或土壤中，使充分混合，使待修复处理的对象中有机污染物降解去除。本发明专利技术制备得到的复合材料，可以高效活化过硫酸盐，快速降解待修复体系中难降解有机物。本发明专利技术方法绿色安全、环境友好、成本低，不需要额外实施采取加热、光辐照等措施，节约能源和相关设备。能源和相关设备。

【技术实现步骤摘要】
负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法


[0001]本专利技术涉及环境修复领域，具体涉及一种负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国水土环境污染问题逐渐突出，已经引起人们的高度重视。据报道我国大部分城市的浅层地下水遭到了不同程度的有机污染，工业地块关停搬迁大约有数十万块场地，其中大多土壤和地下水存在有机污染，同时某些化工企业排放的废水中含有一定量的有机污染物。这些污染中有机污染的经济快速去除是修复工作的重点和难点。
[0003]近年来，基于活化过硫酸盐的氧化技术因其具有氧化能力强、基本无二次污染、易于控制、成本低廉等优点，成为了有机污染去除研究和应用的热点，其机理是过硫酸盐在活化剂的活化作用下产生强氧化性的硫酸根自由基(式1)，将有机污染物氧化降解为小分子物质，并最终矿化为二氧化碳和水。
[0004]S2O
82
‑
+活化剂
→
SO4·
‑
+(SO4·
‑
orSO
42
‑
)(1)
[0005]活化剂关系着技术应用的成本和对环境是否存在二次污染。因此，探寻有效的活化剂是推动过硫酸盐高级氧化技术发展的重要内容。目前过硫酸盐的主要活化方式主要有热活化、光辐射活化、碱活化、过渡金属活化。其中热活化、光辐照活化需要额外的加热和辐照设备，运行成本高、耗能高，仅适用于小规模的土壤和水体修复，目前还不能大面积推广应用；碱活化需要将pH提高到12以上，造成修复土壤或水体的碱污染；过渡金属活化以二价铁离子活化最为常用，二价铁离子活化效率较高，但容易产生大量的铁泥，对土壤或水体的再次利用造成影响。而且二价铁在活化过程中很容易氧化为三价铁，进而丧失活性。以上活化方式最大的缺点是能耗高或者添加的活化剂自身会对环境产生二次污染。对微量有机物的去除而言，重要的不仅是非的活化效果产生自由基，更重要是在除去污染较轻的有机物的同时不产生二次污染，最大可能恢复水体或土壤原有的状态。因此，开发一种成本低廉、对水体或土壤环境影响较小、易于操作、使用方便的活化剂来活化过硫酸盐，用于去除微量有机污染物很有必要。
[0006]现有技术有采用半胱氨酸和二价铁盐一起配合使用，延长铁盐的活性的报道。
[0007]CN110422922A公开了一种半胱氨酸强化铁/过硫酸盐去除有机污染的方法，通过将铁离子和半胱氨酸的混合物加入到待修复体系，过硫酸盐在铁离子和半胱氨酸的作用下氧化降解有机污染物。但是该方法并不经济实惠，对于大规模的修复水质或者土壤，需要消耗大量的半胱氨酸。
[0008]CN112023949公开了一种单过硫酸盐中降解印染废水的方法，需要加入金属钼盐和金属钴盐，即使较低的钴离子浓度对于人体是有害的，且在土壤中不易排出，相当于引入了新的污染源。
[0009]CN112279355A公开了一种活化过硫酸盐去除水中抗抑郁药物的方法，是投加半胱
氨酸，二价铁盐和过硫酸盐，氧化降解水中的药物成分。
[0010]上述方法均利用了半胱氨酸的还原性，可以提高铁盐的利用率，快速使待修复体系中的有机物质降解。但是弊端在于这种处理体系虽然在短时间内能够迅速降低体系中有机污染物含量，但是对于持续效力作用较弱，往往数天之内就会丧失活性，当产生新的污染，还需要再次加入药剂，既不经济，也不环保。
[0011]现有技术还有利用载体负载铁或其氧化物作为活化物质，CN111111741A公开了一种多孔氮化硼负载铁纳米材料，其实将三聚请安和硼酸的前驱体在1400
‑
1600℃，和氨气气氛下煅烧得到多孔氮化硼作为载体，在和三钾铁盐在80
‑
90℃下搅拌，烘干，研磨，再在600
‑
800℃温度下煅烧得到。其材料对过硫酸盐具有高校的催化活性，并且这种磁性材料可以方便分离。但是一方面该专利的方法需要多次煅烧，特别还需要在在1400℃以上的温度煅烧，能耗严重；而且该专利所得材料虽然可以通过磁性回收，但是难以再生利用，并不经济。
[0012]因此，提供一种既能高效的基于过硫酸盐的氧化技术清楚待修复体系的难降解有机物，又能长久保持效力，更便于将过硫酸盐的高级氧化剂技术推广和大规模的应用于实际。

技术实现思路

[0013]鉴于此，本专利技术的实施提供了一种利用负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐来氧化去除水体或土壤中有机污染物的方法，本方法成本低、使用方便易操作，对有机污染的水体或土壤的修复具有很强的可行性。本专利技术利用价廉易得的硅藻土作为载体，进行了巯基硅烷偶联剂的改性，负载金属铁作为活化物质，负载锰作为助活化物质，所得负载了双金属铁/锰的硅藻土作为活化过硫酸盐的成分，可以高效活化过硫酸盐，并且达到长效活化的目的，降低成本。
[0014]本专利技术提供一种负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法，包括以下步骤：
[0015](S1)将预处理的硅藻土经过巯基硅烷偶联剂改性后，浸渍于亚铁盐和锰盐的混合溶液中，加入碱性溶液，搅拌得浆料，浆料烘干后洗涤，再次烘干，研磨得到负载铁和锰的硅藻土复合材料；
[0016](S2)将过硫酸盐水溶液和步骤(S1)所得复合材料加入到待修复处理的水体或土壤中，使充分混合，使待修复处理的对象中有机污染物降解去除。
[0017]硅藻土的预处理为本领域所熟知，即硅藻土在酸中浸泡，再用去离子水洗涤，烘干即得，所述酸没有特别的限定，一般采用盐酸或硫酸。
[0018]进一步地，所述巯基硅烷偶联剂选自KH
‑
580，KH
‑
590中至少一种。
[0019]进一步地，所述硅藻土，巯基硅烷偶联剂的质量比为100：4
‑
7。硅藻土经过巯基硅烷偶联剂改性的方法是：在50
‑
60℃回流条件下硅藻土浸渍于巯基硅烷偶联剂的醇溶液中，取出，水洗，干燥即得改性的硅藻土；优选地，巯基硅烷偶联剂的醇溶液的浓度为2
‑
5wt％。
[0020]所述铁盐和锰盐没有特别的限定，比如硝酸盐、卤盐，具体包括但不限于硫酸亚铁，氯化亚铁，硝酸亚铁，硝酸锰，氯化锰。进一步地，所述铁盐和锰盐的摩尔比为5
‑
8：1，并且铁盐的摩尔浓度为0.2
‑
0.3mol/L。
[0021]优选地，改性硅藻土和亚铁盐和锰盐的混合溶液的质量比为1：3
‑
5。
[0022]进一步地，所述碱性溶液为氨水，氢氧化钠，氢氧化钾中的至少一种。当为氨水时，氨水的浓度为20
‑
30wt％，当为氢氧化钠或氢氧化钾，质量浓度为3
‑
5wt％。碱性溶液的加入量是使铁盐，锰盐充分沉淀即可。
[0023]所述洗涤是用60
‑
80％的乙醇的水溶液，所述研磨是研磨至100
‑
200μm粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载铁和锰的硅藻土复合材料活化过硫酸盐去除有机污染物的方法，包括以下步骤：(S1)将预处理的硅藻土经过巯基硅烷偶联剂改性后，浸渍于亚铁盐和锰盐的混合溶液中，加入碱性溶液，搅拌得浆料，浆料烘干后洗涤，再次烘干，研磨得到负载铁和锰的硅藻土复合材料；(S2)将过硫酸盐水溶液和步骤(S1)所得复合材料加入到待修复处理的水体或土壤中，使充分混合，使待修复处理的对象中有机污染物降解去除。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述巯基硅烷偶联剂选自KH
‑
580，KH
‑
590中至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅藻土和巯基硅烷偶联剂的质量比为100：4
‑
7。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，硅藻土经过巯基硅烷偶联剂改性的方法是：在50
‑
60℃回流条件下硅藻土浸渍于巯基硅烷偶联剂的醇溶液中，取出，水洗，干燥即得改性的硅藻土；优选地，巯基硅烷偶联剂的醇溶液的浓度为2
‑
5wt％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁盐和锰盐选自其金属的硝酸盐、卤盐，具体包括硫酸亚铁，氯化亚铁，硝酸亚铁，硝酸锰，氯化锰；优选地，所述铁盐和锰盐的摩尔比为5
‑
8：1，并且铁盐的摩尔浓度为0.2
‑
0.3mol/L。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张传兵，姜凤成，王明仕，王慧芳，徐亚慧，邱瑶，郭永正，陆兆华，胡进林，
申请(专利权)人：华夏碧水环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：