[发明专利]一种高效降解水中有机污染物的Fenton方法

说明书

本发明公开了一种高效降解水中有机污染物的Fenton方法，所述Fenton方法为：废水中加入镁‑碳纳米管复合物颗粒，加入七水硫酸亚铁，在通入氧气的条件下进行搅拌，并控制溶液的pH值至酸性，待反应完成后，调节溶液的pH值至6～9，固液分离，上清液为处理出水。本发明利用镁‑碳纳米管与氧气反应原位产生的过氧化氢和加入的亚铁离子作用生成•OH等强氧化性物种，将水中的有机污染物彻底矿化为无机物而被去除；本发明的原料来源广泛、价格低廉、对有机污染物的降解效率高、工艺简单、操作方便、反应条件温和、成本低，适用于工业化大规模生产。

技术领域

本发明属于环境化学技术领域，具体涉及一种高效降解水中有机污染物的Fenton方法。

背景技术

随着现代工农业生产的快速发展，农药、化肥和工业废物等伴生的难降解有机污染物( 如PAHs、PCBs、抗生素等) 不断进入环境中。难降解有机物是指在常规条件下很难被微生物代谢完全，或通过一般物理化学方法难以被彻底降解去除的有机物。这些难降解有机污染物常具有“三致”效应和高生物累积性，对人类的身体健康和生态环境造成了巨大危害。有机污染物废水的排放是这些难降解有机污染物进入环境的主要途径，因此发展难降解有机污染物废水的治理技术已经成为环境工作者的迫切任务之一。

当前，难降解有机污染物的无害化过程一般采用物理法、化学氧化法以及生化法。物化法虽然技术成熟、操作简单，但并不能彻底降解污染物将其矿化，且在一定程度上存在二次污染的风险；微生物法处理需要培养特殊的菌种和多种菌种协同作用，存在降解周期长且降解不完全等问题；化学氧化法虽可以有效矿化污染物，但其降解效率还需进一步提高。因此，发展新型、高效的化学氧化技术成为水中难降解有机污染物去除研究的热点。

亚铁盐和过氧化氢的组合氧化过程称为Fenton氧化。Fenton氧化法中，亚铁盐和过氧化氢相互作用生成的•OH等强氧化性物种可以无选择性地将水中的有机污染物降解去除。此外，Fenton氧化法具有操作过程简单、无需复杂设备、对后续的处理无毒害作用及环境友好等优点，在污水处理中得到广泛应用。传统的Fenton法在降解污水中有机污染物时溶液中的H₂O₂往往是通过外加H₂O₂药剂来提供的，存在着H₂O₂药剂成本高且很不稳定、运输贮存不便的问题。因此，开发原位产生H₂O₂、进一步提高H₂O₂的利用率，进而提高Fenton氧化反应速率的新型Fenton氧化降解去除有机污染物的技术具有重要的实用价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高效降解水中有机污染物的Fenton方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种高效降解水中有机污染物的Fenton方法，所述Fenton方法为：废水中加入镁-碳纳米管复合物颗粒，加入七水硫酸亚铁，在通入氧气的条件下进行搅拌，并控制溶液的pH值至酸性，待反应完成后，调节溶液的pH值至6～9，固液分离，上清液为处理出水。

进一步地，所述镁-碳纳米管复合物颗粒采用以下方法制备：将碳纳米管和镁粉混合均匀，以锆球为研磨介质，在氩气保护下进行球磨，球磨后在镁碳混合物中加入粘结剂，所述粘结剂为质量百分比浓度为5～15%的聚四氟乙烯溶液，混合均匀后在真空条件下进行冷冻干燥处理，再恢复至室温，即制得镁-碳纳米管复合物颗粒。

进一步地，所述镁粉和碳纳米管的质量比为2～4:1，且镁粉的颗粒粒径为100目，镁碳混合物和粘结剂的质量比为1:1.5～2.5。

进一步地，所述锆球的粒径为5～10mm，锆球与碳纳米管、镁粉混合物的质量比为40～80:1。

进一步地，所述球磨的转速为350～600r/min，球磨时间为4～6h。