[发明专利]基于含铁粘土矿物产生羟基自由基的类芬顿水处理方法

说明书

本发明公开了一种基于含铁粘土矿物产生羟基自由基的类芬顿水处理方法，利用多酚类化合物将含铁粘土矿物还原，得到还原态的含铁粘土矿物，并利用其在中性或酸性条件下活化氧气产生羟基自由基，进而降解水中以及吸附于含铁粘土矿物表面的有机污染物；本发明充分发挥了含铁粘土矿物的独特结构和其中铁的活性，利用多酚类化合物将含铁粘土矿物活化原位产生羟基自由基，高效降解水中以及吸附于含铁粘土矿物表面的有机污染物，具有处理效率高和环境友好等优点，能在医药废水和地下水处理领域产生经济效益和社会效益。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，具体是一种基于含铁粘土矿物产生羟基自由基的类芬顿水处理方法。

背景技术

均相芬顿反应被广泛研究并用于水处理中，但是该方法难以进行原位环境修复，主要原因在于：对pH的依赖性强，仅能在酸性条件下进行；Fe³⁺容易与水中的有机配体络合，从而减少了活性铁的量；反应体系会产生大量的含铁污泥，对环境影响大、处理成本高。相比而言，非均相类芬顿反应，例如铁氧化物能够降低对pH值的依赖性，但在反应过程中铁容易溶出，造成二次污染问题。粘土矿物广泛存在于土壤和沉积物中，具有易开采、成本低的优点；在自然条件下，粘土矿物晶格中的铝常被铁离子取代，导致天然粘土矿物晶格中常存在结构铁；据统计，土壤和沉积物中50%以上的铁存在于粘土矿物中，而粘土矿物中的铁90%以上为结构铁。研究显示，将粘土矿物的结构Fe(III)还原为结构Fe(II)能够高效活化双氧水和过硫酸盐生成活性氧自由基，并高效去除有机污染物。然而，这一方法用于实际中时有一弊端，即需要提前将含铁粘土矿物进行高比例还原，不利于矿物的运输和储存，也提高了材料的制备成本，不利于技术的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于含铁粘土矿物产生羟基自由基的类芬顿水处理方法，以解决现有技术中水处理方法局限于酸性条件、材料制备复杂、材料成本高以及二次污染的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于含铁粘土矿物产生羟基自由基的类芬顿水处理方法，利用多酚类化合物将含铁粘土矿物还原，得到还原态的含铁粘土矿物，并利用其在中性或酸性条件下活化氧气产生羟基自由基，进而降解水中以及吸附于含铁粘土矿物表面的有机污染物；本发明以天然含铁粘土矿物作为铁源，利用自然界中广泛存在的多酚类化合物为活化剂，多酚类化合物将含铁粘土矿物中的结构铁还原为结构亚铁，并活化氧气原位产生羟基自由基，对水中以及吸附于含铁粘土矿物表面的有机污染物进行降解，含铁粘土矿物不仅提供了铁源，还可将羟基自由基和有机污染物限定于粘土矿物的限域空间，增大反应率，反应后结构铁不易溶出，且反应受pH值限制小；本发明对有机污染物的处理率高，环境友好，能在医药废水和地下水处理领域产生经济效益和社会效益。

进一步的，该羟基自由基的水处理方法具体包括：

对含铁粘土矿物进行选择和预处理；

将预处理后的含铁粘土矿物分散于去离子水中，得到含铁粘土矿物悬浊液，并调节含铁粘土矿物悬浊液的pH值；

配制多酚类化合物溶液，并调节其pH值与含铁粘土矿物悬浊液的pH值相同；

配制有机污染物溶液，并调节其pH值与含铁粘土矿物悬浊液的pH值相同；

将有机污染物溶液与含铁粘土矿物悬浊液混合后，再加入多酚类化合物溶液进行反应，待反应时间达到预设时间时，取反应混合液，萃取，离心过滤，用高效液相色谱法测定滤液中有机污染物的去除率。

进一步的，该羟基自由基的水处理方法还包括对反应混合液经萃取、离心过滤后的滤渣用去离子水反复清洗后，按照上述步骤进行循环使用。

进一步的，含铁粘土矿物来自于含铁层状硅酸盐矿物，所述含铁层状硅酸盐矿物为绿脱石、蒙脱石或绿泥石，所述含铁粘土矿物的铁含量大于2%。