缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂及其用于长效去除有机污染物的方法技术

本发明专利技术缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂及其用于去除有机污染物的方法涉及化学领域，具体涉及污染物处理。其特征在于用一种简单的方法合成了缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，其对污染物的去除效益表现能够有效去除多种类型的有机污染物，在25 min内对喹啉的去除达到95%~100%，在七天的长效降解实验中始终保持90%以上的降解率。本发明专利技术提供了缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂用于长效去除有机污染物的方法，通过硫缺陷的引入提供大量缺陷电子加速活性位点的催化循环，为非均相芬顿催化剂快速失活的问题提供了解决方案。速失活的问题提供了解决方案。速失活的问题提供了解决方案。

【技术实现步骤摘要】
缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂及其用于长效去除有机污染物的方法


[0001]本专利技术涉及化学领域。
[0002]具体地说，是涉及缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂及其用于去除有机污染物的方法。

技术介绍

[0003]水体中有机污染物的存在对人类的健康和安全构成了严重威胁，至今全球仍有20亿人无法获得安全的饮用水源，因此高效、安全地去除这些污染物已成为水处理领域的重要研究课题。喹啉是一种典型的含氮杂环化合物，被广泛应用于染料、橡胶、制药、食品和化学工业，其残留是不可避免的。芬顿反应是一种安全高效清洁的高级氧化技术，在环境领域备受关注。其中非均相芬顿反应已被广泛地应用于有机污染物的去除，然而二价铁的缓慢再生仍然限制了其污染物长期处理的实际应用。因此，开发一种高长效降解活性的新型非均相芬顿催化剂，使其克服催化剂快速失活的问题尤为重要，在有机污染物治理领域具有重要的科学意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述传统技术的不足之处，提供一种缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂及其用于去除有机污染物的方法，用来长效处理废水当中的有机污染物，从而解决废水当中的一个污染问题。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术措施来达到的：缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，其特征在于，构建方法包括以下步骤：步骤一，将1~1000 mg过渡金属前驱体均匀地分散在溶剂中；步骤二，将1~1000 mg硫源加入步骤一所得的均匀溶液中，磁力搅拌1～600分钟，得过渡金属前驱体
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硫源混合溶液；步骤三，将过渡金属前驱体
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硫源混合溶液在80~250℃ 温度下反应2～1000小时；步骤四，反应结束，待冷却后，用超纯水和乙醇洗涤1～100次，干燥的缺陷态非均相芬顿催化剂。
[0006]所构建缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，通过利用过渡金属前驱体与硫源之间的化学反应，制备缺陷态硫化物非均相芬顿催化剂用于长效稳定地去除有机污染物；得益于硫空位中丰富的缺陷电子，缺陷态非均相芬顿催化剂表面的铁循环被加速，确保了芬顿反应活性的长期稳定。
[0007]一种具体优化方案，所述过渡金属前驱体溶液的制备方法包括以下步骤：将总量为1~1000 mg的铁源和/或钼源和/或镉源和/或钴源和/或锌源加入到盛有10~100 mL溶剂的烧杯中，超声1~100 min后，搅拌得到均匀溶液。
[0008]一种具体优化方案，铁源为氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚铁，钼源为钼酸钠、三氧
化钼或钼酸铵，镉源为醋酸镉、硝酸镉或硫酸镉，钴源为氯化钴、硝酸钴或醋酸钴，锌源为硫酸锌、醋酸锌、氯化锌或硝酸锌。
[0009]一种具体优化方案，所用溶剂包括但不限于水、乙醇、乙二醇、乙腈、N，N
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二甲基吡咯烷酮、N，N
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二甲基甲酰胺及上述纯溶剂的混合液。
[0010]一种具体优化方案，所用混合溶剂体积比包括但不限于1:1、2:1、3:1、1:2、1:3等。
[0011]一种具体优化方案，过渡金属前驱体
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硫源混合溶液的制备方法包括以下步骤：将1~1000 mg硫源加入步骤一所得的过渡金属前驱体均匀溶液中，磁力搅拌1～600分钟，得过渡金属前驱体
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硫源混合溶液。所用硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫粉或硫化钠。
[0012]一种具体优化方案，步骤三中过渡金属前驱体
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硫源混合溶液先转移至高压反应釜的聚四氟乙烯内衬中，随后放置于反应釜中，于80~250℃ 温度下反应2～1000小时。
[0013]缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂用于去除有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：A：选取浓度为1～2000 mg/L的喹啉污染物溶液；B：将缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂投入100 mL配制的废水中，实现对喹啉等有机污染物的去除。
[0014]一种具体优化方案，步骤B中还加入30 wt%的双氧水1~10000 μL引发反应。
[0015]一种具体优化方案，步骤B在黑暗条件下搅拌反应。
[0016]可于黑暗条件下使催化剂表面对污染物的吸附达到吸附
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脱附平衡。
[0017]由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本专利技术的优点是：1. 相较于传统意义的废水处理体系，加入环境友好、高效清洁的非均相催化剂，可以实现废水中难降解污染物的长期稳定去除；2. 缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂表面丰富的缺陷电子加速了过渡金属位点的再生，确保体系中羟基自由基、单线态氧等强氧化性物种的持续稳定生成，实现污染物的长效降解；3. 本体系加入的催化剂量较少，且催化剂具有磁性，回收方便简洁，可以避免对环境的二次污染。
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
附图说明
[0019]图1为本专利技术所制备缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂的方法路线；图2为本专利技术所制备缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂与对照样品的喹啉降解曲线；图3为本专利技术所制备的催化剂与对照样品的喹啉长效降解实验；图4为本专利技术所制备的催化剂对各类污染物的降解效率图。
实施方式
[0020]实施例1：缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，构建方法包括以下步骤：步骤一，将1~1000 mg过渡金属前驱体溶于溶剂中得到均匀溶液；步骤二，将1~1000 mg硫源加入步骤一所得的均匀溶液中，磁力搅拌1～600分钟，
得过渡金属前驱体
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硫源混合溶液；步骤三，将过渡金属前驱体
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硫源混合溶液在80~250℃温度下反应2～1000小时；步骤四，反应结束，待自然冷却后，用超纯水和乙醇洗涤1～100次，干燥的缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂。
[0021]所制备缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，通过材料表面硫缺陷中丰富的缺陷电子加速过渡金属的催化循环，持续有效活化过氧化氢，生成羟基自由基和单线态氧等活性物种，克服了非均相芬顿催化剂快速失活的问题，实现了喹啉等难降解污染物的长期高效降解。
[0022]所述过渡金属前驱体均匀溶液的制备方法包括以下步骤：选取铁源、钼源、镉源、钴源、锌源其中一种或多种且总量为1~1000 mg与1~2000 mg硫源加入到盛有10~100 mL溶剂的烧杯中，超声1~100 min后，搅拌1～600分钟得到均匀溶液。
[0023]铁源为氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚铁，钼源为钼酸钠、三氧化钼或钼酸铵，镉源为醋酸镉、硝酸镉或硫酸镉，钴源为氯化钴、硝酸钴或醋酸钴，锌源为硫酸锌、醋酸锌、氯化锌或硝酸锌，硫源为硫代乙酰胺、硫脲、硫粉或硫化钠。
[0024]所用溶剂包括但不限于水、乙醇、乙二醇、乙腈、N，N
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二甲基吡咯烷酮、N，N
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二甲基甲酰胺及上述纯溶剂的混合液，所用混合溶剂体积比包括但不限于1:1、2:1、3:1、1:2、1:3等。
[0025]步骤三中过渡金属前驱体
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，其特征在于，构建方法包括以下步骤：步骤一，将1~1000 mg过渡金属前驱体均匀地分散在溶剂中；步骤二，将1~1000 mg硫源加入步骤一所得的均匀溶液中，磁力搅拌1～600分钟，得过渡金属前驱体
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硫源混合溶液；步骤三，将过渡金属前驱体
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硫源混合溶液在80~250℃温度下反应2～1000小时；步骤四，反应结束，待冷却后，用超纯水和乙醇洗涤1～100次，干燥的缺陷态非均相芬顿催化剂。2.缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，其特征在于，所述过渡金属前驱体均匀溶液的制备方法包括以下步骤：将总量为1~1000 mg的铁源和/或钼源和/或镉源和/或钴源和/或锌源加入到盛有10~100 mL溶剂的烧杯中，超声1~100 min后，搅拌得到均匀溶液。3.根据权利要求2所述的缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，其特征在于：铁源为氯化亚铁、硝酸亚铁或硫酸亚铁，钼源为钼酸钠、三氧化钼或钼酸铵，镉源为醋酸镉、硝酸镉或硫酸镉，钴源为氯化钴、硝酸钴或醋酸钴，锌源为硫酸锌、醋酸锌、氯化锌或硝酸锌。4.根据权利要求2所述的缺陷态硫氧化物非均相芬顿催化剂，其特征在于：所用溶剂包括但不限于水、乙醇、乙二醇、乙腈、N，N
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【专利技术属性】
技术研发人员：邢明阳，胡炜康，梁丽虹，杨博，梁志燕，李珺，刘昕玥，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：