一种硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法技术

本发明专利技术属于废水处理领域，提供了一种硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法，操作如下：向含有机污染物的废水中加入微米级硼化零价铁和过氧乙酸，在搅拌条件下处理所述废水；在废水处理过程中，微米级硼化零价铁催化活化过氧乙酸产生羟基自由基

【技术实现步骤摘要】
一种硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法


[0001]本专利技术属于废水处理
，涉及硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法
。

技术介绍

[0002]过氧乙酸
(PAA)
由于其杀菌能力强
、
有毒副产物形成有限等优点，在美国
、
加拿大和欧洲已被应用于废水消毒
。
然而，
PAA
由于选择性高，不能直接降解微污染物，而引入外部能量或
/
和催化剂则有可能提升
PAA
的氧化能力，促进其产生大量的活性氧化自由基
(ROS)。
在之前的研究中，有采用非均相催化剂来活化
PAA
的报道，但是，这些非均相催化体系普遍存在有降解速度较慢的金属浸出的问题，这会造成毒性以及致癌性等后果，不但会对人体健康构成威胁，而且非均相催化剂的稳定性较差，材料回收困难
。
因此，开发出高效
、
环保
、
经济
、
稳定的催化剂用于活化
PAA
进行污染物的降解是十分必要的
。
[0003]铁基材料，特别是零价铁
(ZVI)
常用于重金属吸附，难降解污染物还原，活化
O2、H2O2、
过二硫酸盐
(PDS)
和过一硫酸盐
(PMS)
进行微污染物的降解等领域
。CN112723518A
公开了一种零价金属活化过氧乙酸降解水中抗生素的方法，通过在含有四环素的待处理水体中加入
PAA
使其浓度为
70
～
100
μ
M
，并加入纳米零价铁使其浓度为
0.08
～
0.1g/L
，调节
pH
值为
3.5
～
4.5
，通过纳米零价铁活化
PAA
产生自由基降解水体中的四环素
。
但是，该方法中，零价铁在生产和使用过程中产生的氧化钝化层容易导致其反应性较低，不但会降低污染物的降解效率，而且会降低零价铁的循环使用性能
。
因此，为了提高基于
PAA
降解污染物的效率，改善零价铁的循环使用性能，有必要寻求性能更好的催化材料来催化
PAA
降解废水中的污染物
。
[0004]然而，研究发现现有技术中大部分可催化
H2O2、PDS
和
PMS
产生
ROS
来降解污染物的铁基材料，并不能催化
PAA
产生
ROS
，说明铁基材料对
PAA
的催化具有很高的特异性
。
目前，文献报道的可催化
PAA
产生
ROS
的铁基材料的种类也十分有限
。
例如，有利用
CoFe2O4催化
PAA
降解磺胺甲恶唑的报道，但该方法适用的
pH
范围有限，对污染物的降解效率也欠佳；又例如，同样是铁钴材料，有利用零价铁
‑
钴双金属材料协同活化
PAA
处理废水的报道，但该材料的循环使用性能还有待提高
。
基于上述技术现状，本专利技术希望采用与现有技术不同的铁基材料来催化
PAA
进行废水中污染物的降解，一方面丰富可催化
PAA
产生
ROS
降解污染物的铁基材料的种类，另一方面，改善铁基催化材料催化剂
PAA
的循环使用性能，提高废水降解效率
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术可催化
PAA
产生
ROS
的铁基材料的种类有限，铁基材料催化
PAA
的循环使用性能有待提升等问题，本专利技术提供了一种硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法，以丰富可高效催化活化
PAA
产生
ROS
降解污染物的铁基材料的种类，提高废水的降解效率，改善铁基材料的循环使用性能，并降低废水处理成本
。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法，包括以下步骤：
[0008]向含有机污染物的废水中加入微米级硼化零价铁和过氧乙酸，在搅拌条件下处理所述废水，控制微米级硼化零价铁在废水中的浓度为
50
～
150mg/L
，过氧乙酸在废水中的浓度为
0.1
～
0.4mmol/L
；在废水处理过程中，微米级硼化零价铁催化活化过氧乙酸产生羟基自由基
、
有机自由基
CH3C(O)O
·
和
CH3C(O)OO
·
降解废水中的有机污染物；完成对一批次的废水的处理后，将微米级硼化零价铁回收用于下一批次的废水处理；
[0009]所述微米级硼化零价铁是将硼前驱体与微米级零价铁混合后充分球磨制备得到的，微米级硼化零价铁中的铁物种包括
Fe(II)、Fe(III)
和
Fe0，硼物种包括硼氧化物和
FeB
，所述硼前驱体为氧化硼
(B2O3)、
硼酸
(H3BO3)
中的至少一种
。
[0010]上述技术方案中，优选的微米级硼化零价铁的制备方法为：按照硼与铁的摩尔比为
(0.01
～
0.08):1
将硼前驱体与微米级零价铁混合，然后球磨至少
4h
，即得
。
[0011]进一步地，上述技术方案中，更优选的微米级硼化零价铁的制备方法为：按照硼与铁的摩尔比为
(0.01
～
0.05):1
将硼前驱体与微米级零价铁混合，然后球磨至少
4h
，即得
。
[0012]上述技术方案中，所述微米级硼化零价铁的粒径优选为
100
～
500
μ
m。
[0013]上述技术方案中，优选以
400
～
800rpm
的转速球磨4～
6h
，即得微米级硼化零价铁
。
上述技术方案中，所述微米级硼化零价铁具有优异的循环使用性能，特别是以氧化硼
(B2O3)
作为硼前驱体时，制备的微米级硼化零价铁具有相对更优异的循环使用性能
。
例如，本专利技术通过实验证实，以氧化硼
(B2O3)
作为硼前驱体制备的微米级硼化零价铁催化活化过氧乙酸降解磺胺甲恶唑
(SMX)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：向含有机污染物的废水中加入微米级硼化零价铁和过氧乙酸，在搅拌条件下处理所述废水，控制微米级硼化零价铁在废水中的浓度为
50
～
150mg/L
，过氧乙酸在废水中的浓度为
0.1
～
0.4mmol/L
；在废水处理过程中，微米级硼化零价铁催化活化过氧乙酸产生羟基自由基
、
有机自由基
CH3C(O)O
·
和
CH3C(O)OO
·
降解废水中的有机污染物；完成对一批次的废水的处理后，将微米级硼化零价铁回收用于下一批次的废水处理；所述微米级硼化零价铁是将硼前驱体与微米级零价铁混合后充分球磨制备得到的，微米级硼化零价铁中的铁物种包括
Fe(II)、Fe(III)
和
Fe0，硼物种包括硼氧化物和
FeB
，所述硼前驱体为氧化硼
、
硼酸中的至少一种
。2.
根据权利要求1所述硼化铁基材料高效催化过氧乙酸处理污染物的方法，其特征在于，所述微米级硼化零价铁的制备方法为：按照硼与铁的摩尔比为
(0.01
～
0.08):1
将硼前驱体与微米级零价铁混合，然后球磨至少
4h
，即得
。3.
根据权利要求2所述硼化铁基材料高效催化过...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘志成，何传书，赖波，熊兆锟，刘杨，费俊杰，钟亚萍，彭玉梅，邱恋，黄志平，王三秀，
申请(专利权)人：海天水务集团股份公司，
类型：发明
国别省市：