利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，以镍钴锰催化剂为活化剂催化过硫酸盐对有机污染物废水进行降解处理，其中镍钴锰催化剂为镍钴锰酸锂，化学式为LiNi1‑

【技术实现步骤摘要】
利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法


[0001]本专利技术属于锂电池回收循环利用及有机污染物的高级氧化处理领域，涉及一种去除水体中有机污染物的方法，具体涉及一种利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法。

技术介绍

[0002]基于过硫酸盐(如过单硫酸盐，PMS)的高级氧化工艺(PMS
‑
AOPs)因其同时具有自由基和非自由基反应的特点，可以有效地去除水体中的难降解有机污染物而受到广泛关注。由于过单硫酸盐分子的不对称结构，它很容易通过裂解O
‑
O键被激活，产生硫酸根自由基(SO4·
‑
)和其他活性氧(ROSs)，包括羟基自由基(HO
·
)、超氧自由基(
·
O2–
)和单线态氧(1O2)。与基于羟基的高级氧化工艺相比，SO4·
‑
具有更好的氧化能力(2.5
‑
3.1V vs.1.8
‑
2.8V)，更宽的pH适用范围(pH 2
‑
8vs.pH 2
‑
4)，更长的半衰期(30
‑
40μs vs.20ns)，并且在与有机污染物反应时具有更高的选择性。因此，如何有效地活化过单硫酸盐是实现该高级氧化工艺(PMS
‑
AOPs)实际应用的关键核心问题。
[0003]各种过硫酸盐活化方法，包括加热、超声波、碱活化、基于金属和非金属的催化剂活化，可以破坏过硫酸盐的O
‑
O键，产生ROSs来降解有机污染物，其中，过渡金属和金属氧化物催化剂活化，不需要额外的能量输入，被认为是活化过硫酸盐的最佳方法。然而，这些催化剂在用于活化过硫酸盐时，由于金属容易浸出并进入到水体中，因而容易导致催化剂的重复利用性变差，而且容易带来重金属的二次污染。另外，上述的过渡金属和金属氧化物催化剂还存在以下缺陷，如生产成本高，合成步骤复杂，难以大规模生产，难以回收等问题。此外，已有研究人员提出利用废旧锂电池正极材料或负极材料催化降解有机废水，例如利用废旧锂电池正极材料(如钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂或磷酸铁锂)降解有机废水，或是利用废旧锂电池负极材料(主要由金属铜箔和负极活性物质石墨组成)降解有机废水，然而，无论是正极材料，还是负极材料，它们都存在重复利用性差、金属容易浸出进入到水体中等缺陷，难以实现多次重复使用，而且可能会带来金属的二次污染，因而上述问题的存在使得废旧锂电池正极材料或负极材料难以广泛用于催化降解有机废水。
[0004]因此，获得一种成本低、催化性能好、重复利用性好、易于回收、环境友好的用于活化过硫酸盐的催化剂，对于促进基于过硫酸盐的高级氧化工艺在降解有机废水中的广泛应用具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单、操作方便、处理成本低廉、降解效果好、重复利用性好、环境友好的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案。
[0007]一种利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，以镍钴锰催化剂为活化剂催化过硫酸盐对有机污染物废水进行降解处理；所述镍钴锰催化剂为镍钴锰酸锂，化学式为LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2，0＜x＜1，0＜y＜1。
[0008]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述镍钴锰酸锂催化剂为LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、LiNi
0.4
Co
0.2
Mn
0.4
O2、LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2、LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2中的至少一种。
[0009]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述镍钴锰酸锂催化剂为LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2。
[0010]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述镍钴锰酸锂催化剂由废旧锂电池镍钴锰酸锂正极材料经煅烧后制备得到；所述煅烧的温度≥600℃。
[0011]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述煅烧的温度为600℃～700℃。
[0012]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述煅烧过程中的升温速率为3℃//in～8℃//in；所述煅烧的时间为120/in～240/in；所述煅烧完成后还包括以下处理：将煅烧后的产物进行研磨，过100目～200目筛。
[0013]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述废旧锂电池镍钴锰酸锂正极材料为由废旧锂电池经拆解后分离出来的阴极活性材料；所述阴极活性材料的主要成分为LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2。
[0014]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述降解处理为：将镍钴锰催化剂与有机污染物废水混合，搅拌，加入过硫酸盐进行降解反应，完成对废水中有机污染物的去除；所述镍钴锰催化剂的添加量为每升有机污染物废水中添加镍钴锰催化剂0.1g～0.6g；所述过硫酸盐的添加量为每升有机污染物废水中添加过硫酸盐0.5//ol～2//ol。
[0015]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述有机污染物废水中有机污染物为染料和/或抗生素；所述染料包括罗丹明B、甲基橙、刚果红中的至少一种；所述抗生素包括盐酸四环素、盐酸金霉素、土霉素、环丙沙星、诺氟沙星中的至少一种；所述有机污染物废水中有机污染物的初始浓度为10/g/L～40/g/L；所述有机污染物废水的初始pH值为4～10；所述过硫酸盐为过单硫酸盐或过二硫酸盐；所述过单硫酸盐为过硫酸氢钾；所述降解反应的时间为20/in～35/in。
[0016]上述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述降解反应完成后还包括以下处理：从反应体系中分离出镍钴锰催化剂，利用镍钴锰催化剂重复降解有机污染物废水；所述镍钴锰催化剂的重复使用次数≥8次。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0018](1)针对现有催化剂存在的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，其特征在于，以镍钴锰催化剂为活化剂催化过硫酸盐对有机污染物废水进行降解处理；所述镍钴锰催化剂为镍钴锰酸锂，化学式为LiNi1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
O2，0＜x＜1，0＜y＜1。2.根据权利要求1所述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂催化剂为LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、LiNi
0.4
Co
0.2
Mn
0.4
O2、LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2、LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
O2、LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2中的至少一种。3.根据权利要求2所述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂催化剂为LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2。4.根据权利要求3所述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，其特征在于，所述镍钴锰酸锂催化剂由废旧锂电池镍钴锰酸锂正极材料经煅烧后制备得到；所述煅烧的温度≥600℃。5.根据权利要求4所述的利用镍钴锰催化剂催化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，其特征在于，所述煅烧的温度为600℃～700℃。6.根据权利要求5所述的利用镍钴锰...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁兴中，赵燕兰，李晓东，季靖钦，王侯，管弦，李英，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：