一种基于FeS矿物还原-氧化联合高效降解硝基苯的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于FeS矿物还原

【技术实现步骤摘要】
一种基于FeS矿物还原
‑
氧化联合高效降解硝基苯的方法


[0001]本专利技术属于地下水修复
，具体涉及一种利用FeS矿物还原
‑
氧化联合高效降解硝基苯的方法。

技术介绍

[0002]硝基苯类化合物是一种重要化工原材料，被广泛用于炸药、农药、染料等工业原料生产中。硝基苯对环境具有持久性污染，具有很强的“三致”毒性，很多国家已将其列为优先控制污染物。然而，工业硝基苯废水的可生化性差，加之在化工生产和应用过程的一些不合理处置，以及因事故引发的泄漏，导致大量硝基苯污染物进入环境，进而造成了严重的地下水污染。如何将环境中的硝基苯进行彻底的降解，已成为世界各国刻不容缓需要解决的问题。目前常用的去除方法如物理法、生物法和近年来广泛研究的高级氧化技术处理硝基苯类废水时，降解速率慢且硝基苯无害化程度较低。
[0003]近年来零价铁被广泛用于地下水中硝基苯污染修复，然而，其修复成本高、适用范围小，只适用于具有定向流动性的浅层地下水。纳米硫化亚铁(FeS)矿物作为一种非常有前景的工程纳米修复材料，虽然已经被广泛应用于环境修复研究中，但对于利用纳米硫化亚铁矿物进行氧化与还原联合降解地下水中的硝基苯的方法还未见有报道。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术设计的目的在于提供一种操作简单、周期短、成本低、降解效率高的利用FeS矿物还原
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氧化联合高效降解硝基苯的方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的FeS矿物还原
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氧化联合高效降解硝基苯的方法，包括以下步骤：1）FeS矿物的制备；2）还原：厌氧手套箱内，在含硝基苯的无氧水中加入FeS，并用硼酸调节体系的pH值为中性，搅拌均匀反应一段时间t1；3）氧化：反应器移出手套箱，添加配体并搅拌均匀反应一段时间t2，实现污染物的降解。
[0006]对于FeS矿物的制备，具体为在无氧条件下通过硫化物溶液与亚铁溶液按照一定比例混合，悬浮液慢速搅拌三天后清洗，其中，硫化物溶液选用硫化钠或硫化钾，亚铁溶液选用氯化亚铁或硫酸亚铁；优选，亚铁溶液为氯化亚铁，硫化物溶液为硫化钠。硫化物溶液与亚铁溶液的摩尔比大于等于1，优选为摩尔比=2。
[0007]作为优选，上述FeS矿物的制备，硫化物溶液为1.1M的Na2S
•
9H2O和0.57M的FeCl2•
4H2O，搅拌的方式为磁力搅拌，转速为150 rpm。
[0008]进一步地，清洗FeS方法具体为，在厌氧手套箱内将FeS悬浊液转移至聚丙烯管中密封后，以每分钟10000转的速度离心10分钟后去掉上清液并加入无氧水，震荡离心管使沉淀物重新悬浮在水溶液中后继续离心。此过程重复5次。
[0009]进一步地，在还原步骤中，反应时间t1为4h，搅拌方式为磁力搅拌，转速400rpm，且苯胺是硝基苯主要的还原产物。
[0010]进一步地，在氧化步骤中，配体选用草酸、柠檬酸、乙二胺四乙酸（EDTA）、次氮基三乙酸（NTA）、亚氨基二乙酸（IDA）、甘氨酸、腐殖酸、三聚磷酸钠（TPP）中的任一种，优选三聚磷酸钠，添加浓度0.5mM，反应时间t2为3h，搅拌方式为磁力搅拌，转速400rpm。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1）本专利技术制备FeS过程简单，并通过还原
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氧化联合来高效降解硝基苯使其矿化。该方法可用于去除和降解地下水以及土壤中硝基代有机物类污染物，尤其是硝基苯，具有较高的去除和降解效率。
[0012]2）成本低。在中性条件下FeS就能高效还原硝基苯，且苯胺是主要的还原产物。氧化阶段以氧气或空气为氧化剂，在TPP存在时，FeS能高效氧化降解还原过程生成的苯胺。该方法具有反应条件更温和，处理成本相对较低，且对硝基苯类化合物的去除率有极大提高等特点。本专利技术由于采用较温和的反应条件，常温中性条件下即可发生，以氧气为氧化剂未使用贵金属等催化剂，与现有技术相比，对硝基苯类污染物处理的成本大大降低。
[0013]3）环境友好。FeS制备方法简单，不使用有毒有害化学原料，原料成本低廉，反应体系简单，方便实用，反应活性高，对污染物的去除彻底，并可在温和的条件下消除硝基苯，同时也可以去除共存的环境中的有害污染物，属于环境友好过程。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的原理和方法路线图；图2为实施例1的1g/L FeS矿物还原
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氧化联合处理硝基苯的结果图；图3为实施例2的不同浓度的FeS矿物还原
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氧化联合高效降解硝基苯的结果图；图4为实施例3的FeS矿物还原
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氧化联合高效降解地下水中硝基苯的结果图。
具体实施方式
[0015]以下结合具体实施例对本专利技术作进一步详细描述，以便更好地理解本技术方案。
[0016]本专利技术的原理及方法路线图如图1所示，在无氧条件下，往硝基苯废水中加入FeS，并用硼酸调节体系为中性，经一段时间后，硝基苯被FeS中的Fe(II)和S(
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II)还原为苯胺，然后转为有氧反应，添加配体可以极大的促进FeS氧化产
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OH的电子利用率，高效降解苯胺，实现污染物的去除和降解。
[0017]上述利用FeS的强还原氧化能力来高效降解硝基苯，不需要额外添加还原剂和氧化剂，且反应条件温和。该方法具有处理效率高、成本低、环境友好等优点。
[0018]具体步骤为：1）在手套箱中将Na2S缓慢加入到FeCl2溶液中，将混合液密封搅拌三天后，清洗矿物，并制备成悬浮液以备使用；2）还原实验：厌氧手套箱内进行，在含硝基苯的无氧水中加入不同浓度的FeS，并用硼酸调节体系的pH值为中性，搅拌均匀反应一段时间t1；3）氧化实验：反应器移出手套箱，添加配体并搅拌均匀反应一段时间t2，实现污染物的降解。
[0019]步骤1）中溶液为1.1M的Na2S
•
9H2O和0.57M的FeCl2•
4H2O，搅拌的方式为磁力搅拌，转速为150rpm。清洗FeS方法，是在厌氧手套箱内将FeS悬浊液转移至聚丙烯管中密封后，以每分钟10000转的速度离心10分钟后去掉上清液并加入无氧水，震荡离心管使沉淀物重新悬浮在水溶液中后继续离心。此过程重复5次，清洗完后制备成悬浮液。
[0020]步骤2）中不同FeS浓度是0.2
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2g/L，反应时间t1为4 h，搅拌方式为磁力搅拌，转速400rpm，且苯胺是硝基苯主要的还原产物。
[0021]步骤3）中，配体优选三聚磷酸钠，添加浓度为0.5mM，反应时间t2为3h，搅拌方式为磁力搅拌，转速400rpm。
[0022]实施例1：1g/L FeS还原
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氧化联合处理硝基苯的实验1）还原硝基苯：取100mL的厌氧瓶为反应容器，为了避免发生其他的光化学反应，用锡箔纸将瓶身包裹住，反应溶液体积为50mL，反应条件是1g/L FeS，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于FeS矿物还原
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氧化联合高效降解硝基苯的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1）FeS矿物的制备：无氧条件下将硫化物溶液与亚铁溶液按照一定比例混合，于厌氧手套箱内慢速搅拌三天后，清洗矿物，并制备成悬浮液以备使用；2）还原：厌氧手套箱内，在含硝基苯的无氧水中加入FeS，并用硼酸调节体系的pH值为中性，搅拌均匀反应一段时间t1；3）氧化：还原反应结束后，反应器移出手套箱，添加配体并搅拌均匀反应一段时间t2，实现污染物的降解。2.如权利要求1所述的一种基于FeS矿物还原
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氧化联合高效降解硝基苯的方法，其特征在于步骤1）中，硫化物溶液与亚铁溶液的摩尔比不小于1，硫化物溶液选用硫化钠溶液或硫化钾溶液；亚铁溶液选用氯化亚铁溶液或硫酸亚铁溶液。3.如权利要求2所述的一种基于FeS矿物还原
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氧化联合高效降解硝基苯的方法，其特征在于硫化物溶液与亚铁溶液的摩尔比等于2。4.如权利要求1所述的一种基于FeS矿物还原
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氧化联合高效降解硝基苯的方法，其特征在于步骤1）中，制得的FeS为纳米颗粒，具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锋，丁浩然，成东，谭源森，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：