[发明专利]声驱动铁基及衍生材料活化类过氧化物的氧化体系及处理废水的方法

说明书

本发明提供了声驱动铁基及衍生材料活化类过氧化物的氧化体系及处理废水的方法。该氧化体系由超声、铁基及衍生材料、类过氧化物构成，类过氧化物间可以通过不同摩尔配比形成复合氧化剂，通过引入超声和铁基及衍生材料控制反应过程并提升活化效率，通过调节pH、搅拌、温度等因素优化反应条件。本发明拓宽了氧化剂的氧化利用率；利用超声清洁铁基及衍生材料表面钝化提供新鲜零价铁源，提供持续的活化源；利用中间态氧化剂调节循环利用；耦合声/铁共同作用活化氧化剂产生更强的活性中间体，包括自由基过程与非自由基过程，多方面拓宽催化/活化的效果。

技术领域

本发明属于污染物处理技术领域，具体涉及声驱动铁基及衍生材料活化类过氧化物的氧化体系及处理废水的方法。

背景技术

一系列三苯甲烷衍生物如孔雀石绿、结晶紫等被人熟知的是用于化工行业。但是近年来，它们逐渐以新兴污染物的身份出现在水环境及水生环境中，研究发现这一系列低浓度的三苯甲烷衍生物在水生环境中频繁被检测出来，同时具有富集性，可吸附在水生物体表面或进入其体内，被认为是持久性污染物。多项报道说明上述系列三苯甲烷衍生物可刺激皮肤、消化道、呼吸道等，可能具有致癌、诱变和致畸作用，危害水生动物以及人类健康，同时在自然水生环境或生物体中，易转变或代谢为毒性更强、更难被降解的脂溶性的隐性化合物，具有更大掩蔽性。针对上述有机污染物的处理，传统方法如生物法已经无法满足要求，那么高级氧化法(advanced oxidation processes,AOPs) 或可满足处理需要。其中过氧化物的活化受到广泛的关注，过氧化物包括共价型过氧化物如过氧化氢、金属型过氧化物如过氧化钙、有机型过氧化物如过氧乙酸以及过氧酸盐如过硫酸盐，其中过硫酸盐(PS) 氧化主要包括过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PDS)。过硫酸盐活化后产生过硫酸根自由基(SO₄·^-)，其中E⁰(SO₄·^-/SO₄^2-)＝2.60 ～3.10V_NHEE⁰(·OH/OH^-)＝1.90-2.80V_NHE，与·OH相媲美，且SO₄·^-具有较长的寿命且可保持持续性氧化。过硫酸盐催化剂活化主要包括碳基、金属类、有机共价金属化合物以及氧化剂等。其中金属系铁基催化剂由于来源广、价格便宜引起广泛的关注，但是铁系非均相催化面临两大问题，第一是铁基表面钝化，第二是离子铁利用率不够。

发明内容

鉴于此，本发明提出声驱动铁基及衍生材料活化类过氧化物的氧化体系及处理废水的方法，以解决现有技术中存在的技术问题。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

声驱动铁基及衍生材料活化类过氧化物的氧化体系，由物理场超声波、铁基及衍生材料、类过氧化物构成。

物理场超声波或铁基及衍生材料可分别活化类过氧化物产生协同效应。

物理场超声波可协同铁基及衍生材料共活化类过氧化物产生协同效应。

进一步地，本发明所用物理场超声波的超声源包括超声换能器或超声振动棒。

进一步地，所述铁基及衍生材料包括铁基或铁-碳基复合物。

进一步地，所述铁基为零价铁；如零价铁粉、废铁屑、泡沫零价铁等。

所述铁-碳基复合物为零价铁/水热炭复合物，即通过葡萄糖、铁盐共水热衍生并经过高温热处理而得。

进一步地，所述类过氧化物(氧化剂)为过氧化氢、亚氯酸盐、过硫酸盐中的一种或多种。多种组合即为复合氧化剂。

等摩尔浓度的复合氧化剂(过硫酸盐和亚氯酸盐)活化性能优于等摩尔浓度的过硫酸盐，复合氧化剂中过硫酸盐和亚氯酸盐的摩尔比控制在(11:1)-(1:2)之间。