[发明专利]一种利用金属离子掺杂Fe(OH)2

说明书

本发明公开了一种利用金属离子掺杂Fe(OH)₂去除水中卤代有机污染物的方法，首先在无氧环境下配置Fe²⁺溶液和碱液，并将Fe²⁺溶液缓慢滴加入碱液中，滴加完成后静置得到Fe(OH)₂储备液，备用；然后在无氧环境下配置二价过渡金属离子溶液，备用；之后在无氧环境下，在反应容器中依次加入Fe(OH)₂储备液和二价过渡金属离子溶液，利用盐酸将反应容器中pH调制中性，得到去污溶液；最后将含卤代有机污染物的水溶液加入去污溶液中震荡混合，进行去污反应，即可完成水中卤代有机污染物的去除。本发明利用Fe(OH)₂‑金属离子形成还原体系，可在短时间内对HOCs进行完全脱卤，具有高效去除能力；本发明方法简单便捷，便于实现，成本节约。

技术领域

本发明属于污水处理领域，涉及一种水中卤代有机污染物的去除方法，具体涉及一种利用金属离子掺杂Fe(OH)₂去除水中卤代有机污染物的方法，特别是利用多种金属离子掺杂氢氧化亚铁(Fe(OH)₂)用于去除水中卤代有机污染物的方法，是一种地下水原位化学还原修复技术。

背景技术

卤代有机物是一类重要的有机化合物，在现代农药、医药等领域得到十分广泛的使用，结果导致卤代有机物在环境中大量排放。卤代有机物具有毒性较强、结构稳定、迁移能力强、生物难降解等特点，是一类危害性极大的物质，其在环境中的存在会导致生物的“致癌、致畸、致突变”。因此，全球众多环境研究者们都致力于研究卤代有机污染物(halogenated organic contaminants，HOCs)的高效脱卤方法。现有治理HOCs的方法可以归纳为物理法(气提、吸附、萃取法等)、生物法(好氧、厌氧法)和化学法(氧化、还原法)。物理法通过物理分离或相转移过程，可将多种HOCs混合吸附去除，但其选择性分离目标HOCs的难度较高，且不能实现污染物的彻底脱卤降解。生物法降解HOCs具有一定效果，但是多限于实验室规模，且大部分芳香族HOCs很难被生物降解。化学法包括氧化法和还原法，氧化法主要有直接氧化法和高级氧化法。直接氧化法受限于氧化剂的氧化电位，其对HOCs的降解效率较低。高级氧化法的研究较多，然而该技术存在能耗较高，对反应器材料要求严格等问题。而化学还原法通过强还原作用完全或选择性的去除引起HOCs难降解的杂原子，能够显著提高后续生物方法彻底降解的效能。化学还原法常用氢气和金属(例如过渡金属及双金属材料)作为直接还原剂；或为增强还原性能，利用第Ⅷ族金属催化剂(Ni, Pd, Pt,Ru等)催化作用促进氢供体产生高活性氢，完成HOCs的还原脱卤降解。铁作为氧化还原反应的电子供体和受体在生物化学循环中扮演重要角色，而自然界中的铁以多种矿物形态存在，利用该变价金属氧化物和氢氧化物的还原活性及过渡金属催化活性促进HOCs加氢脱氯，具有潜在的应用价值，并可为当前地下水修复工作提供新的思路。

目前已有较多利用化学还原法修复HOCs的研究文献和专利。其中电化学还原法是在电解槽阴极上得到电子，或者间接还原，利用电解过程中形成的氧化还原介质去除污染物。Jai Prakash Kushwaha 等利用铁电极对模拟的日常工业污水中 COD 和氨氮进行处理。专利CN105540759A涉及以碳纤维为工作电极，铂片为阳极，硝酸铁为支持电解质，同时向体系中鼓气，对污染物进行电化学降解。但电化学还原法要求高析氧过电位和高稳定性的阳极材料，限制了其在实际工业中的应用；生物与化学联合修复技术在降解HOCs也有较多研究，专利CN 110117079 A涉及铁还原菌-矿物协同去除水中HOCs，利用铁还原菌还原铁矿物生成具有强还原性的生物源二价铁，同时还原硝酸盐和难降解有机物；负载型催化剂法是将第Ⅷ族金属催化剂(Ni, Pd, Pt,Ru等)负载于特定载体上，通过催化作用促进HOCs的还原脱卤降解。专利CN102795731A涉及利用盐酸清洗后的Fe-Ni双金属粉末加入调节pH值后的卤代有机污染废水内，并投加Cu粉充分搅拌,即可实现还原降解。但负载型催化剂法成本较高，其稳定性有待提高。

发明内容