[发明专利]一种利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法

说明书

本发明公开了一种利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，包括以下步骤：将磁性氮掺杂碳、过硫酸盐与含有机污染物水体混合进行降解反应，完成对水体中有机污染物的降解，其中磁性氮掺杂碳包括氮掺杂碳，氮掺杂碳中包裹有Co纳米颗粒。本发明利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，具有处理成本低、抗水基质干扰能力强、降解效率高、绿色环保等优点，能够高效去除水体中的有机污染物，使用价值高，应用前景好。

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，涉及一种利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法。

背景技术

随着工业化的不断发展，产生了越来越多的有机污染物，这些有机污染物存在于环境中，对于整个生态环境造成了极大的危害，因而有机污染水体受到了越来越多的关注。以四环素(TC)为例，它是最广泛用于生长生产和疾病控制的抗生素。由于TC在人和牲畜中的吸附和代谢较差，因此30-90％的TC及其代谢产物通过粪便和尿液排出。地表水和地下水中的TC浓度通常在μg/L到mg/L之间，这对人类健康和生态系统构成威胁。尤其是环境中的TC残留物会改变微生物群落的多样性和组成，从而导致TC耐药细菌和基因的出现。迄今为止，已经探索了包括吸附、生物降解、电解和光催化在内的各种技术，但是效率不佳或高能量输入限制了它们的大规模应用。因此，迫切需要开发一种高效、低成本的方法来消除水中的TC。

高级氧化技术(AOPs)已被公认为是降解难降解有机污染物的一种有前途的方法。其中，过氧化氢、过二硫酸盐和过一硫酸盐(PMS)是用于AOPs的常见氧化剂。与其他两种氧化剂相比，PMS具有更长的过氧键和不对称结构，使其更易于离解。然而，PMS本身氧化有机污染物的能力有限，因此需要通过其他方法(例如，紫外线照射、加热、超声和添加催化剂)进行刺激以生成高反应性物质，例如硫酸根自由基(SO₄^·-)、羟基自由基(·OH)和单线态氧(¹O₂)，即“PMS活化”。例如，包括浸渍钴的生物炭、零价铁和锰铁双金属氧化物等在内的催化剂均有效活化PMS以通过产生SO₄^·-来氧化降解TC。尽管在这些研究中已经达到令人满意的降解效率，但是反应介质是在超纯水中进行的，并且由于自由基清除作用，TC降解被水组分(例如天然有机物，卤素阴离子和碳酸氢根离子)显著抑制。而且，在实际应用之前，仍需存在有毒金属离子浸出的风险。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种处理成本低、抗水基质干扰能力强、降解效率高、绿色环保的利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，包括以下步骤：将磁性氮掺杂碳、过硫酸盐与含有机污染物水体混合进行降解反应，完成对水体中有机污染物的降解；所述磁性氮掺杂碳包括氮掺杂碳，所述氮掺杂碳中包裹有Co纳米颗粒。

上述的利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，所述磁性氮掺杂碳是以ZIF-67材料为原料经过煅烧和酸刻蚀后制备得到，包括以下步骤：

S1、将ZIF-67材料进行煅烧，得到黑色产物；

S2、将步骤S1中得到的黑色产物浸泡到酸溶液中，清洗，干燥，得到磁性氮掺杂碳。

上述的利用磁性氮掺杂碳活化过硫酸盐降解水体中有机污染物的方法，进一步改进的，步骤S1中，所述煅烧在氩气气氛或氮气气氛下进行；所述煅烧过程中的升温速率为2℃/min～5℃/min；所述煅烧的温度为600℃～1100℃；所述煅烧的时间为在2h～4h。