一种改良的芬顿体系及利用该体系处理有机污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种改良的芬顿体系及利用该体系处理有机污染物的方法；一种改良的芬顿体系,其特征在于:该体系采用三价铁盐活化H2O2，并同时在该体系中加入共活化剂Na2S，以促进三价铁盐与亚铁盐的循环，最终促进H2O2活化产生活性氧物质，提高有机污染物降解效率；本发明专利技术使用了Fe

【技术实现步骤摘要】
一种改良的芬顿体系及利用该体系处理有机污染物的方法


[0001]本专利技术涉及有机污染物处理
，具体是涉及一种改良的芬顿体系及利用该体系处理有机污染物的方法。

技术介绍

[0002]芬顿体系已经广泛应用于难以被生物降解的工业废水的处理中，也常常被应用在生活污水的前处理中。传统的芬顿体系是由过氧化氢和亚铁盐构成的。其中Fe
2+
可以提供一个电子给H2O2，之后，H2O2随之发生离解，生成氢氧根(OH
‑
)和羟基自由基(
·
OH)(公式1)。其中，
·
OH具有很强的氧化性，可以氧化降解绝大部分有机污染物。然而，由于传统的芬顿体系(H2O2/Fe
2+
)中，Fe
2+
提供电子给H2O2之后被氧化成为Fe
3+
，而Fe
3+
在传统的芬顿体系(H2O2/Fe
2+
)中重新转化为Fe
2+
的效率极低(公式2
‑
3)，这就导致，传统的芬顿体系要想达到较好的污染物去除效果，需要增加H2O2和Fe
2+
的用量。此外，由于Fe
2+
盐容易被氧化，其化学性质的不稳定性会带来的额外的存储成本，而且Fe
3+
/Fe
2+
循环过慢而导致的Fe
2+
/H2O2体系的污染物降解受限等。因此，如何加速Fe
2+
在活化H2O2过程中的循环再生就成了铁基材料活化H2O2体系的一个研究热点。比如，此前的研究者们曾经在Fe
2+
/H2O2体系中引入了常用的还原剂盐酸羟胺，其发现，适量的盐酸羟胺可以在不影响自由基对污染物降解的情况下，加速Fe
2+
/Fe
3+
的循环，从而大大促进了Fe
2+
活化H2O2产生自由基的反应，进而提高了苯甲酸的降解率。其他研究者发现，某些还原性的有机物比如没食子酸(gallic acid)、没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin
‑3‑
gallate)、氢醌(hydroquinone)和苯醌(benzoquinone)等也可以促进Fe
2+
/Fe
3+
的循环，从而加快了Fe
2+
/H2O2或Fe
3+
/H2O2体系中H2O2活化产生自由基的效率，最终提高了有机污染物的去除率。此外，研究者们还通过一种电化学装置辅助的方法，直接利用电极给电解液中的Fe
3+
提供电子，将其还原为Fe
2+
，从而明显加快了Fe
2+
/Fe
3+
的循环，极大的增强了H2O2的活化降解有机污染物的效率。然而，虽然上述方法可以在某种程度上有效地提高Fe
2+
/H2O2体系去除污染物的效率，但是，这些方法目前存在的一些问题也不容忽视。比如，羟胺的化学性质不稳定而且是一种有毒物质，因此其在实际应用中面临着较高的存储、使用成本和二次污染的风险。而额外的向体系中投加有机物则会提高体系中的总有机碳(TOC)含量，从而对后续治理造成困扰，甚至形成二次有机污染。电化学辅助的方法虽然避免了以上缺点，但是由于其在运行之前需要装置建设以及运行过程中需要的电力消耗，使得其运行成本相对较高，从而限制了其应用范围。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提供一种改良的芬顿体系及利用该体系处理有机污染物的方法。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种改良的芬顿体系,其特征在于:该体系采用三价铁盐活化H2O2，并同时在该体系中加入共活化剂Na2S，最终促进H2O2活化产生活性氧物质，提高有机污染物降解效率。
[0006]本专利技术使用了Fe
3+
替代Fe
2+
，通过在Fe
3+
与H2O2体系中添加S2‑
，成功克服了原来芬
顿Fe
2+
与H2O2体系的缺陷：比如由于Fe
2+
不稳定带来的额外的存储成本，以及由于Fe
3+
向Fe
2+
循环过慢而导致的Fe
2+
/H2O2体系的污染物降解受限等，从而本专利技术大大加快了Fe
3+
向Fe
2+
的循环、提高了H2O2的活化效率以及有机污染物的去除效率。
[0007]本专利技术在提供一种稳定的H2O2的活化剂Fe
3+
盐的同时，又提出了促进Fe
3+
与H2O2体系中Fe
3+
向Fe
2+
加快循环的方法，即：向Fe
3+
/H2O2体系中加入Fe
3+
盐的共活化剂Na2S，从而大大加快了Fe
2+
/Fe
3+
的循环、H2O2的活化效率以及目标污染物的去除效率。
[0008]本专利技术的第二个技术方案是，利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:
[0009]步骤一、配置H2O2的活化剂，该活化剂包括三价铁盐的水溶液母液以及Na2S的水溶液母液；
[0010]步骤二、配置H2O2作为氧化剂；
[0011]步骤三、将H2O2和三价铁盐的水溶液母液以及Na2S的水溶液母液加入有机污染物中，对有机污染物进行降解。
[0012]根据本专利技术所述的利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法的优选方案，步骤三中所述三价铁盐的投加量为0.018～0.107mmol/L。
[0013]根据本专利技术所述的利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法的优选方案，步骤三中所述Na2S的投加量为0.02～0.1mmol/L。
[0014]根据本专利技术所述的利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法的优选方案，步骤三中所述H2O2投加量为0.25～2.0mmol/L。
[0015]根据本专利技术所述的利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法的优选方案，所述三价铁盐为Fe(NO3)3或者Fe2(SO4)3。
[0016]根据本专利技术所述的利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法的优选方案，所述有机污染物包括酚类物质。
[0017]本专利技术与传统的芬顿体系相比，区别如下：
[0018]传统芬顿体系反应式为：
[0019]H2O2+Fe
2+
→
Fe
3+
+OH
‑
+
·
OH k＝40
‑
80L mol
‑1s
‑1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0020]H2O2+Fe
3+
→
Fe
2+
+H<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改良的芬顿体系,其特征在于:该体系采用三价铁盐活化H2O2，并同时在该体系中加入共活化剂Na2S，以促进三价铁盐与亚铁盐的循环，最终促进H2O2活化产生活性氧物质，提高有机污染物降解效率。2.利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:步骤一、配置H2O2的活化剂，该活化剂包括三价铁盐的水溶液母液以及Na2S的水溶液母液；步骤二、配置H2O2作为氧化剂；步骤三、将H2O2和三价铁盐的水溶液母液以及Na2S的水溶液母液加入有机污染物中，对有机污染物进行降解。3.根据权利要求2所述的利用改良的芬顿体系处理有机污染物的方法,其特征在于:步骤三...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞，侯坤杰，杨麒，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：