一种催化降解污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种催化降解污染物的方法，包括将三价铋盐水溶液加入缓冲盐溶液和含酚类污染物的水体混合液中，在混合液中原位生成氢氧化铋，再利用所述氢氧化铋催化高铁酸盐降解水体污染物。本发明专利技术解决了如何原位生成氢氧化铋后高效催化Fe(VI)与水体中有机污染物的问题。由于Bi(III)自身极易水解生成氢氧化物沉淀的特性，对于水体中原位生成的氢氧化铋沉淀易于回收处理，不会引起二次污染且能够多次循环利用，配合高铁酸盐能够有效实现对水体中多种酚类的高效去除，将其应用于Fe(VI)催化反应增效具备优越的应用前景。应增效具备优越的应用前景。应增效具备优越的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种催化降解污染物的方法


[0001]本专利技术涉及一种酚类污染物降解方法，尤其涉及一种原位生成氢氧化铋催化高铁酸盐降解酚类污染物的方法。

技术介绍

[0002]高铁酸盐(Fe(VI))作为一种强氧化剂，具有选择性强、效率高、无毒害副产物等特点。在给水处理中，可以在高效氧化、杀菌消毒、吸附絮凝等方面得到应用，尤其在水体药物及个人护理品去除中也表现出了优异的处理能力。但是Fe(VI)在水体中不稳定会迅速自分解，且其制备成本高，工艺条件复杂，故而限制了高铁酸盐的应用。
[0003]为解决上述问题，研究人员通过在氧化体系中原位生成催化剂的方式提升了氧化体系的氧化能力。期刊文献(Synergistic effect of aqueous removal of fluoroquinolones by acombined use of peroxymonosulfate and ferrate(VI),Chemosphere2017,177,144
‑
148.Accelerated Oxidation of Organic Contaminants by Ferrate(VI):The Overlooked Role of Reducing Additives,Environ.Sci.Technol.2018,52(19).Oxidation of manganese(II)with ferrate:Stoichiometry,kinetics,products and impact of organic carbon,Chemosphere2016,159,457
‑
464.Insights into the role of in
‑
situ and ex
‑
situ hydrogen peroxide for enhanced ferrate(VI)towards oxidation of organic contaminants,Water Res.2021,203,117548.Efficient activation of ferrate(VI)by colloid manganese dioxide:Comprehensive elucidation of the surface
‑
promoted mechanism,Water Res.2022,215,118243.)记载的现有技术中，对于Fe(VI)的增效手段较多集中于与过硫酸盐(PMS)、硫代硫酸盐(S2O
32
‑
)、亚硫酸盐(SO
32
‑
)、Cu(II)、Fe(III)等还原阴离子联用。然而上述方法存在引入水体二次污染，难以回收处理等缺点。因此，探求其他高效且可循环利用的催化剂对于拓宽Fe(VI)的应用领域具有必要性。
[0004]铋基催化剂(如卤氧化铋、铋系含氧酸盐等)在光催化领域应用较为广泛，而针对正三价铋离子(Bi(III))则尚未有相关研究将其应用于水体有机污染物的去除。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种催化降解污染物的方法，通过在污染水体中原位生成的氢氧化铋对高铁酸盐氧化降解体系增效，解决现有高铁酸盐增效手段存在的二次污染及回收困难等问题。
[0006]在水体中原位生成氢氧化铋作为污染物降解催化剂的问题，并基于原位生成的氢氧化铋高效催化Fe(VI)降解水体中有机污染物。
[0007]技术方案：本专利技术所述的一种催化降解污染物的方法，包括在含污染物的水体中原位生成氢氧化铋，再利用所述氢氧化铋催化高铁酸盐降解水体污染物。
[0008]利用Bi(III)自身极易水解生成氢氧化物沉淀的特性，将原位生成的氢氧化铋沉
淀应用于催化高铁酸盐的Fe(VI)降解污染物。
[0009]优选地，所述原位生成氢氧化铋的方法为：将三价铋盐水溶液加入含污染物的水体中，原位生成氢氧化铋沉淀。
[0010]优选地，所述三价铋盐包括硝酸铋、硫酸铋、氯化铋中的至少一种；所述含污染物的水体pH值范围为3
‑
10。三价铋盐可以为纯物质也可以为铋盐水合物。适当的pH更利于三价铋盐在水中快速均匀地形成絮状氢氧化铋沉淀，絮状沉淀物中氢氧化铋颗粒更为细小均匀，与水体的接触表面积更大，更利于作为催化剂。
[0011]优选地，所述三价铋盐水溶液由三价铋盐溶解于硝酸水溶液中制得；所述含污染物的水体通过加入缓冲盐溶液调节pH值。缓冲盐溶液可以保证水体的pH值始终处于最佳反应pH值范围内，防止反应过程中pH值大幅波动而影响氢氧化铋沉淀的生成。
[0012]优选地，所述缓冲盐溶液为硼酸缓冲液、柠檬酸缓冲液或磷酸缓冲液中的一种；所述硝酸水溶液浓度为0.5
‑
1.5M。利用稀硝酸帮助三价铋盐溶解在水中配制三价铋盐水溶液。
[0013]优选地，向含污染物的水体中加入三价铋盐水溶液至Bi
3+
终浓度为0.1
‑
10mM。
[0014]优选地，所述水体污染物为酚类污染物，所述酚类污染物包括2
‑
羟基二苯甲酮、二苯甲酮
‑
1、二苯甲酮
‑
3、二苯甲酮
‑
4、二苯甲酮
‑
7、二苯甲酮
‑
8、双酚S、双酚A、2,4
‑
二氟苯酚、2,4,6
‑
三氯苯酚、2,3,4,6
‑
四氯苯酚、4
‑
氯酚、苯酚中的至少一种。本专利技术能够用于降解酚类污染物，但是对于水体中除酚类物质以外的其他种类微污染物，Fe(VI)
‑
Bi
3+
氧化体系可能具有相似的反应活性。
[0015]优选地，所述原位生成氢氧化铋催化高铁酸盐降解水体污染物具体包括如下步骤：
[0016](1)将缓冲盐溶液与含污染物的水体混合，调节pH至3
‑
10；
[0017](2)将三价铋盐水溶液加入步骤(1)中的混合液中，原位生成氢氧化铋沉淀；
[0018](3)氢氧化铋沉淀生成后，再加入高铁酸盐储备液反应即可降解水体污染物。
[0019]上述催化降解步骤中所述高铁酸盐储备液中高铁酸盐的浓度为10
‑
120mM，高铁酸盐的最终浓度为10
‑
300μM，高铁酸盐与污染物的摩尔比为2.5
‑
30:1；所述高铁酸盐储备液的溶剂为钾硼水溶液，所述钾硼水溶液由四硼酸钠和磷酸氢二钾溶于水制得。
[0020]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下显著优点：本专利技术所采用的氢氧化铋催化剂系原位生成，制备方法简单，催化剂生成所需时间短，催化降解效率高，在5min即可实现对多种酚类污染物的高效降解。对于水体中原位生成的氢氧化铋沉淀易于回收处理，且能够多次循环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化降解污染物的方法，其特征在于，包括在含污染物的水体中原位生成氢氧化铋，再利用所述氢氧化铋催化高铁酸盐降解水体污染物。2.根据权利要求1所述催化降解污染物的方法，其特征在于，所述原位生成氢氧化铋的方法为：将三价铋盐水溶液加入含污染物的水体中，原位生成氢氧化铋沉淀。3.根据权利要求2所述催化降解污染物的方法，其特征在于，所述三价铋盐包括硝酸铋、硫酸铋、氯化铋中的至少一种；所述含污染物的水体pH值范围为3
‑
10。4.根据权利要求2所述催化降解污染物的方法，其特征在于，所述三价铋盐水溶液由三价铋盐溶解于硝酸水溶液中制得；所述含污染物的水体通过加入缓冲盐溶液稳定pH值。5.根据权利要求4所述催化降解污染物的方法，其特征在于，所述缓冲盐溶液为硼酸缓冲液、柠檬酸缓冲液或磷酸缓冲液中的一种；所述硝酸水溶液浓度为0.5
‑
1.5M。6.根据权利要求2所述催化降解污染物的方法，其特征在于，向含污染物的水体中加入三价铋盐水溶液至Bi
3+
终浓度为0.1
‑
10mM。7.根据权利要求1所述催化降解污染物的方法，其特征在于，所述水体污染物为酚类污染物。8.根据权利要求7所述催化降解污染...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲瑞娟，李晓雨，刘明珠，张胜男，周东美，王遵尧，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：