[发明专利]类芬顿进程降解污水中有机污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用一种Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS类芬顿反应进程降解有机污染物的方法。

背景技术

近年来随着工业的发展，工业废水、农药、以及生活污水的排放造成了严重的水污染问题，这些污水中含有大量的有毒有害有机污染物，如果不被降解到一定的排放标准进行排放会对环境造成严重的负担。目前，传统的芬顿反应利用三价铁离子来催化过氧化氢生成羟基等活性物种来降解有机污染物，这种方法收到有效pH范围窄(2～4)、铁离子沉淀造成二次污染的限制。由此衍生出了一系列的类芬顿反应，目前研究较广并已部分工业应用的氧化铁-H₂O₂芬顿进程存在着铁物种利用效率低、活性和稳定性低等缺点。因此大量的研究集中于寻找开发新型的具有高效高稳定性的类芬顿反应体系。

六氰合钴酸铁(Fe-CoPBAs)是组成和结构变化非常丰富的金属有机骨架化合物(MOFs)，此类化合物因本身具有吸附、催化、光致磁性等各种优异的物理化学性质而被广泛研究。在其晶格结构中，含有大量的水配位的铁位点，均可能成为芬顿反应的活性位点。另外，由于其MOFs的结构特点，其晶格结构中含有大量的空穴，这便使其铁物种在催化过程中的利用率大幅度提高。因此，Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS组成的新型类芬顿反应体系，可以大幅度提高芬顿反应中铁物种的利用效率，同时由于其铁物种大部分都是水配位的，其催化生成活性中间物种(羟基、超氧自由基或者单线态氧)的效率也会得到大幅度飞提高，进而，该新型类芬顿反应体系具有极其高的有机物降解效率。

发明内容

本发明旨在开发一种新型的Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS类芬顿反应体系，并寻找其在不同的模拟污染物降解条件下的最优活性。进而实现一种新型的高效降解污水中有机污染物的方法。

一种新型的Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS类芬顿反应体系，其具体步骤为：

1)在含有机污染物的污水中加入一定量的Fe-CoPBAs，其浓度为(0.2～2gL^-1)，搅拌约(0～30)min使体系达到吸附-脱附平衡。

2)向上述体系中加入一定量的H₂O₂或者PMS(0.4～400mM)，进而引发类芬顿反应。

在无光照的情况下，该进程可以产生大量的自由基物种(羟基、超氧自由基或者单线态氧)，进而对有机污染物进行降解。在光照下，可以进一步加速自由基物种的产生效率，提高污染物降解效率。

本发明具有如下优点：

1)由于Fe-CoPBAs具有MOFs结构以及大量的水配位铁位点，该类芬顿反应进程是的铁物种的利用效率大幅度提高，进而极大的提高了污染物的降解性能。

2)该方案简单易行，能够很好的循环使用。

附图说明

图1是Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS类芬顿反应体系在有光(光反应)和无光(暗反应)条件下对模拟有机污染物RhB的降解效率图。从图中可以发现，Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS对RhB具有较高的降解效率(光反应20min可以达到100％)降解效率。

图2是Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS类芬顿反应体系对RhB的降解效率与其他芬顿反应体系进行的对比。从中我们可以看出改反应系统对RhB的降解效率远高于传统的氧化铁-H2O2反应体系。

图3是对Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS类芬顿反应体系不同模拟污水pH对活性影响的考察。从中我们可以看出该反应体系对不同pH污水中有机污染物均有很高的降解活性。

并且可以看出，酸性的模拟实验条件(pH＝2～4)具有最高的降解效率。

图4是利用Fe-CoPBAs-H₂O₂/PMS类芬顿反应体系对RhB矿化效率的考察，可以看出，其对污水中的有机污染物具有较高的矿化效率。