[发明专利]基于纳米铁酸铜活化单过硫酸盐的应用

说明书

基于纳米铁酸铜活化单过硫酸盐的应用，将纳米铁酸铜颗粒投入到含有持久性有机污染物的溶液中，然后投加单过硫酸盐使其进行反应，反应结束后经过磁分离的方法回收活化剂。相比其他活化体系如金属离子（Fe²⁺/Cu²⁺）或者纳米氧化铜，本发明所使用的纳米铁酸铜活化效率更高，能够高效、持续地活化单过硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基，达到降解持久性有机污染物的目的。

技术领域

本发明属于持久性有机污染物处理领域，具体涉及一种基于纳米铁酸铜活化单过硫酸盐降解持久性有机污染的方法。

背景技术

持久性有机污染物(POPs)以其高毒性、生物累积性、环境持久性和长距离迁移性日益受到人们的关注。水环境是POPs聚集的主要场所之一，世界绝大多数的水域都不同程度地受到POPs的污染。POPs的消除技术主要有物理方法、化学方法和生物修复方法等。物理方法是通过吸附、蒸馏、萃取和汽提等手段将POPs除去，该方法成本高，操作相对简单，但是主要是污染物的转移，并没有从根本上解决污染问题，因此这类方法不值得提倡。生物方法一般不会产生二次污染问题，费用相对较低，但其修复周期长，受其它因素(比如有机物类型、环境温度、地域环境等)影响较大，因此需要开发高效率、修复速度快、成本低、适宜性强的持久性有机污染物修复技术方法。

高级氧化技术被认为是去除水体及土壤中有机污染物切实可行、快速、且经济高效的修复方法之一。其中，基于硫酸根自由基(SO₄^·-)的高级氧化技术是近些年发展起来的一种广泛运用于土壤与地下水修复的技术。SO₄^·-具有很高的氧化还原电位(2.6～3.1V)，能快速有效地降解污染物，而且SO₄^·-能够选择性降解目标污染物与土壤有机质等的作用较小，受环境体系的干扰小，不会产生氧化剂的浪费。此外，SO₄^·-在酸性和中性条件下较稳定，碱性条件下SO₄^·-可以与H₂O或者OH^-反应生成^·OH，所以在较宽pH范围内对污染物均有较好的降解效果。因此，基于SO₄^·-的高级氧化技术已经被用于各种污染物的降解。

SO₄^·-可以通过加热、紫外光、过渡金属离子等方法活化过硫酸盐(包括单过硫酸盐和过二硫酸盐)产生，由于热活化和紫外光活化消耗大量的能量使其活化成本比较高限制了其在有机污染修复中的应用，而过渡金属离子等化学方法则可以在常温、常压下快速进项，不需要额外能力，因此被广泛研究。在过硫酸盐中，单过硫酸盐(PMS)由于分子结构的不对称性，多种过渡金属离子可以将其活化，其中Co²⁺对PMS的活化效果最好，但是，Co²⁺的毒性限制了该体系的实际应用。为了降低二次污染的风险，国内外学者致力于开发新型的非均相催化剂，如纳米Co₃O₄用于活化PMS降解偶氮染料AO7，得到好的降解效果。除了单金属氧化物之外，一些双金属氧化也可以很好地活化PMS降解污染物。如铁和钴的双金属氧化物(CoFe₂O₄)对PMS有很好的催化活性，而且与Co₃O₄相比，CoFe₂O₄含有更少的Co²⁺，对PMS有更好的催化活性。但是，材料中的钴仍存在二次污染的风险。因此，开发环境友好、高效、廉价的活化剂一直是各国科学家研究的热点。