一种过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，包括：S1、调节含有机污染物的废水pH为3.00

【技术实现步骤摘要】
一种过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法


[0001]本专利技术涉及声催化技术和环境净化
，具体指一种过硫酸盐或过硫酸盐结合金属离子协同超声搅拌降解有机污染物的方法。

技术介绍

[0002]目前，工业废水排放量大，水体难降解有机物对环境造成了巨大的危害，然而传统的废水处理方法难以高效处理难降解的有机废水，这是一个现代水处理领域急需解决的难题。高级氧化技术是基于强氧化性自由基的氧化工艺，可以将难降解有机物分解成小分子，因为其反应条件温和、反应速率快已经成为研究热点。其中，基于硫酸根自由基(SO4·
‑
)的高级氧化工艺发展迅猛，其来源主要是过硫酸盐，过硫酸盐被认为是过氧化氢的合适替代品，因为它具有较高的稳定性、更强的氧化性、较高的有机物氧化选择性、较宽的pH适应性、温和的反应条件和易于活化等优点。过硫酸盐可以通过紫外光、热、超声、碱、活性炭、醌类、酚类、土壤矿物质、辐射溶解和过渡金属活化。其中，超声催化技术中超声空化产生的瞬时局部高温高压可活化过硫酸盐产生SO4·
‑
，并且超声具有不受水质影响、不产生二次污染和能耗低等特点，但是单独使用超声技术具有能量损耗大、反应时间长、降解效率低等缺陷，因此通常采用超声和其它氧化技术联用的方法，协同作用可以高效发挥两种技术优势，降低工艺成本，提高对有机污染物的降解效率。因此，超声技术结合其他氧化技术是非常具有应用前景的技术，开发降解效率高的新型超声催化联用技术是声催化技术的一大难点。
[0003]目前过硫酸盐或过硫酸盐结合金属离子协同超声搅拌降解有机污染物的方法还未见报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种过硫酸盐或过硫酸盐结合金属离子协同超声搅拌降解有机污染物的方法，该方法以过硫酸盐或以过硫酸盐和金属离子的混合物为催化剂，在超声装置中，在机械搅拌的作用下对罗丹明B溶液进行催化超声降解。该技术降解效率高还可以处理多种难降解的有机污染物，因而在有机污染物的降解方面具有发展潜力和应用前景。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种过硫酸盐或过硫酸盐结合金属离子协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]S1、对含有机污染物的废水进行第一处理或第二处理，
[0007]所述第一处理为调节废水pH为3.00
‑
10.60后加入过硫酸盐，
[0008]所述第二处理为调节废水pH为3.00
‑
7.70后加入过硫酸盐以及金属离子，所述金属离子为Fe
3+
、Cu
2+
、Al
3+
、Ag
+
、Ni
2+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Co
2+
中的一种或多种组合；
[0009]S2、将S1所得废水置于超声装置中，在超声温度为25～55℃条件下进行超声同时开启搅拌，经过5～120min的超声搅拌处理，完成对废水中有机污染物的降解。
[0010]优选的，步骤S2中，控制超声功率为80～800W、搅拌速度为200～1100r/min。
[0011]优选的，步骤S1中，第一处理、第二处理中所述废水中过硫酸盐浓度为0.04～0.36g/L。
[0012]优选的，步骤S1中，第二处理时所述废水中金属离子的浓度为0.1～3.0mmol/L。
[0013]优选的，步骤S1中，所述有机污染物为阳离子染料、阴离子染料和抗生素中的一种或多种组合。
[0014]进一步的，所述阳离子染料为罗丹明B、甲基橙中的一种或两种组合，所述阴离子染料为酸性红G、刚果红中的一种或两种组合，所述抗生素为盐酸四环素。
[0015]优选的，步骤S1中，所述废水中有机污染物浓度为5.00～50.00mg/L。
[0016]优选的，步骤S1中，所述废水的pH由浓度为0.1～1.0mol/L的氢氧化钠溶液或质量为0.1～1.0mol/L的硝酸调节。
[0017]优选的，步骤S1中，所述过硫酸盐为过氧单硫酸钾PMS、过硫酸钾K2S2O8、过硫酸钠Na2S2O8或过硫酸铵(NH4)2S2O8中的一种或多种组合。
[0018]步骤S1中，第二处理时所述Fe
3+
为向废水中投入Fe(NO3)3·
9H2O或FeCl3·
6H2O得到，所述Cu
2+
为向废水中投入Cu(NO3)2·
3H2O或CuCl2·
2H2O得到，所述Al
3+
为向废水中投入Al(NO3)3·
9H2O得到，所述Ag
+
为向废水中投入AgNO3得到，所述Ni
2+
为向废水中投入Ni(NO3)2·
6H2O得到，所述Mg
2+
为向废水中投入Mg(NO3)2·
6H2O得到，所述Ca
2+
为向废水中投入Ca(NO3)2·
4H2O得到，所述Co
2+
为向废水中投入Co(NO3)2·
6H2O得到。
[0019]优选的，包括以下步骤：
[0020]S1、对含有机污染物的废水进行第一处理或第二处理，
[0021]所述第一处理为调节废水pH为3.00
‑
10.60后加入过硫酸盐，
[0022]所述第二处理为调节废水pH为3.00
‑
7.70后加入过硫酸盐以及金属离子，所述有机污染物为罗丹明B且废水中罗丹明B浓度为5.00～50.00mg/L，所述第一处理、第二处理时过硫酸盐均为过氧单硫酸钾，废水中过硫酸盐浓度均为0.24g/L；
[0023]S2、将S1所得液体置于超声装置中，在超声温度为25～55℃条件下进行超声同时开启搅拌，控制超声功率为240W、搅拌速度为800r/min，经过20～50min的超声搅拌处理，完成对有机污染物的降解。
[0024]以上方案中：
[0025]加入过硫酸盐的作用为：在超声辐射下，过硫酸盐会产生硫酸根自由基和羟基自由基，增加体系中自由基的种类；过硫酸盐的加入会产生H2O2和过硫酸盐的协同作用；硫酸根自由基和水反应生成羟基自由基，增加体系中羟基自由基的数量，从而提高体系氧化有机污染物的效率。
[0026]加入金属离子的作用为：金属离子与超声产生的H2O2构成类芬顿体系；提高超声活化过硫酸盐持续产生硫酸根自由基和羟基自由基的效率，从而提高系统的氧化性能，最终大大提高了有机污染物的去除率。
[0027]进行超声的作用为：超声引起的湍流效应可通过增强声化学效应导致活性自由基与有机污染物的接触增加；超声可以加速活化过硫酸盐产生硫酸根自由基，具有更快的动力学；超声空化可以持续加速羟基自由基与水中的有机污染物发生化学反应,从而实现有机物的降解。
[0028]进行搅拌的作用为：在超本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对含有机污染物的废水进行第一处理或第二处理，所述第一处理为调节废水pH为3.00
‑
10.60后加入过硫酸盐，所述第二处理为调节废水pH为3.00
‑
7.70后加入过硫酸盐以及金属离子，所述金属离子为Fe
3+
、Cu
2+
、Al
3+
、Ag
+
、Ni
2+
、Mg
2+
、Ca
2+
、Co
2+
中的一种或多种组合；S2、将S1所得废水置于超声装置中，在超声温度为25～55℃条件下进行超声同时开启搅拌，经过5～120min的超声搅拌处理，完成对废水中有机污染物的降解。2.如权利要求1所述的过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，步骤S2中，控制超声功率为80～800W、搅拌速度为200～1100r/min。3.如权利要求1所述的过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，步骤S1中，第一处理、第二处理中所述废水中过硫酸盐浓度为0.04～0.36g/L。4.如权利要求1所述的过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，步骤S1中，第二处理中所述废水中金属离子浓度为0.1～3.0mmol/L。5.如权利要求1所述的过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，步骤S1中，所述有机污染物为阳离子染料、阴离子染料和抗生素中的一种或多种组合。6.如权利要求1所述的过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，步骤S1中，所述废水中有机污染物浓度为5.00～50.00mg/L。7.如权利要求1所述的过硫酸盐协同超声搅拌降解有机污染物的方法，其特征在于，步骤S1中，所述废水的pH由浓度为0.1～1mol/L的氢氧化钠溶液或浓度为0.1～1mol/L的硝酸调节。8.如权利要求1所述的过硫酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭盛，张丽娟，贾敏，刘慧，陈逢喜，陈嵘，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：