[发明专利]钯催化多羟基亚铁还原去除水中污染物的方法

说明书

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，尤其是涉及一种钯催化多羟基亚铁还原去除水中污染物的方法。

背景技术

随着化学工业的发展以及工业产品种类的增多，废水中的有毒有害污染物种类越来越多，比如氯代有机物，硝基芳香化合物，溴代有机物等。有毒难降解有机污染物不但具有较大的生物毒性，而且易于在生物体内富集，在环境中持久存在，且能在环境中长距离迁移，对人类健康和环境造成严重影响。关于毒害性有机物的控制技术目前主要包括物理、生物和化学处理方法。由于毒害性污染物的毒性大，分子量大且化合物稳定不易生物降解，所以单纯的生物处理技术往往难以奏效。物理方法处理中主要采用吸附、焚烧处理技术，但物理方法一方面并非完全降解污染物，另一方面在处理过程中产生新的有毒污染物，如焚烧过程中的二噁英等。为此，对于毒害性难降解污染物的处理新方法和新技术成为研究热点，目前研究较多的是高级氧化技术。主要是通过氧化剂在催化或者非催化条件对污染物进行降解的一类技术，其中包括Fenton氧化、湿式氧化、超临界水氧化以及光催化氧化法等。但这些高级氧化技术成本较高，而且对设备和反应条件要求苛刻，应用难度大。

还原处理毒害性污染物是目前较热门的研究方向，主要是通过还原作用转化毒害性污染物，破坏其生物毒性官能团，从而降低污染物的毒害性，提高了废水的可生化性，再通过后续的生物处理实现彻底去除污染物。所以还原处理技术一般作为一种废水预处理技术，提高废水的可生化性。对于化学还原法，最主要的是零价金属还原法，水体中的氯代有机物可以通过零价金属的还原作用发生还原脱氯反应，从而生成低毒或者无毒的化合物。尤其是使用金属铁粉还原转化水体中的氯代有机物受到更多研究者的高度关注，金属铁价廉易得、具有较高的反应活性和还原能力，而且对生物毒性小，甚至还是很多生物生长所必需的微量元素。目前很多研究是利用粒度很细的还原铁粉进行氯代有机物的还原脱氯处理，但是铁粉粒度细，表面容易氧化生成铁氢氧化物或者氧化物钝化层，阻碍反应的进行，而且单纯铁粉还原反应速率较慢。所以关于提高铁粉反应活性和还原反应速率的研究受到重视。中国专利“催化铁内电解处理难降解废水的方法”(专利号：ZL02111901.5)是一种涉及到使用铁、铜和阳离子改性沸石组成催化还原体系，预处理难降解工业废水的方法，通过催化铁的作用可以使废水中的难降解物质还原为易生化降解物质。但是方法中使用金属形态的铜和铁(一般为铜片和铁片等)，由于铜、铁接触面积有限，反应速率提高不明显，而且铜铁的比例为1∶10～1∶1，铜的加入量太多，水处理的成本较高。中国专利“用零价铁和钯催化剂对水中多氯有机化合物快速还原脱氯，专利号：ZL96119578.9”公开了一种用零价铁-钯催化剂对水中多氯有机化合物快速催化脱氯的方法，零价铁-钯催化剂的配方主要包括催化剂、还原剂及载体。还原剂为零价铁，催化剂为元素钯，并用活性炭、陶瓷或者沸石等作载体制作成填充料处理低浓度含氯有机物废水，可以提高氯代有机物的还原脱氯反应速率和效率。但是主要还原剂是铁粉，容易板结和堵塞，不利于工程化应用，而且研究表明Pd/Fe双金属体系对低氯代有机物的还原反应速率较快，而对高氯代有机物的反应速率提高不明显。同时需要添加活性炭、陶瓷或者沸石等做载体，制作工艺复杂，成本较高。

亚铁也是一种理想的还原剂，但是亚铁存在多种形态结构，其形态对其还原性能产生重要影响，溶解态的亚铁还原能力很弱。目前在水处理中亚铁一般用作混凝剂，对于其还原作用机制还不够重视。研究表明亚铁羟基络合物等结构态亚铁具有较强的还原能力，而且投加方便，可以用于废水的还原预处理。中国专利“多羟基结构态亚铁化合物的制备及用于废水还原预处理”(CN102060334A)制备的纯亚铁的羟基化合物，具有较强的还原性能，能够使染料还原脱色，能够用于印染废水还原预处理，但是实验研究显示多羟基亚铁还原卤代芳香化合物时的速率很慢，几乎不能使其脱卤。而且实际工业废水中往往含有多种难降解污染物，特别是结构复杂的氯代有机物等，所以其应用范围受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高反应活性、使用简单方便、工程化应用能力强的钯催化多羟基亚铁还原剂，用于还原转化废水中的毒害性污染物，提高废水的处理效率，发明一种钯催化多羟基亚铁还原去除水中污染物的方法。