[发明专利]一种天然铁锰矿物催化双氧化剂降解硝基苯废水的方法

说明书

本发明涉及一种天然铁锰矿物催化双氧化剂降解硝基苯废水的方法，该方法包括以下步骤：向硝基苯废水中加入天然铁锰矿物，充分混合均匀后继续加入氧化剂A和氧化剂B，经反应后一段时间后，天然铁锰矿物催化氧化剂A和B产生硫酸根自由基和羟基自由基，氧化降解水体中的硝基苯，实现硝基苯的去除。本发明利用天然的铁锰矿物，来源丰富，对环境友好，可循环使用，pH应用范围广，可操作性强，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于有机物污染土壤和地下水修复技术领域，具体涉及一种天 然铁锰矿物催化双氧化剂降解硝基苯废水的方法。

背景技术

硝基苯类化合物(Nitrobenzene Compounds，NBCs)对环境具有持久 性污染，具有很强的“三致”毒性，很多国家已经将其列为优先控制污染物。 近些年，NBCs污染事件时有发生，同时给水环境带来了很大的危害。如 何将水体环境中的硝基苯进行彻底的治理，已成为世界各国刻不容缓需要 解决的问题。因为硝基苯类化合物为高毒性、难降解有机污染物，传统的 去除方法包括吸附法、沉降法以及过滤法等，并不能髙效率的降解硝基苯 类化合物。由于硝基苯类化合物的生物抵抗性，传统的生物法也不足够将 其矿化去除。因此，目前科研工作者们尝试采用高级氧化技术来去除硝基 苯类污染物，高级氧化技术受到越来越多的关注。

高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes，AOPs)是利用氧化剂 产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH)等活性自由基使有机化合物直接 矿化为CO₂和H₂O，或者分解为无毒、易生物降解的小分子物质。该技术 具有高效，运行周期短，适用范围广和无二次污染等优势，受到国内外学 者的广泛关注。近年来，以硫酸根自由基SO₄^-·为主的高级氧化技术 (SR-AOPs)越来越受到国内外研究学者的关注，已成为一种水中难降解 有机物的有效方法。与·OH相类似，SO₄^-·也有一个孤对电子，且氧化还原 电位相接近。研究表明，在中性和酸性水溶液中，SO₄^-·较稳定，当溶液 pH超过8.5情况下，SO₄^-·会与水或氢氧根作用生成·OH，同时研究发现， 中性条件下，SO₄^-·的氧化还原电位超过·OH，前者的半衰期更久。很明显，SR-AOPs具有更明显的优势。目前，研究报道，SO₄^-·最主要的来源是过硫 酸盐(persulfate,PS)和过一硫酸氢盐(peroxymonosulfate,PMS)，PMS和PS 均属于H₂O₂的衍生物，结构相似，均存在O-O键，其氧化还原电位分别 为2.01V vs.NHE(PS)、1.82V vs.NHE(PMS)和1.776V vs.NHE(H₂O₂)。考 虑到成本，PMS在实际修复中应用极少。过硫酸盐常温稳定，呈固态，便 于储存和输送，具有较好的溶解性且价格较低，但在常温下难以直接与污染物直接发生反应，氧化能力有限。通过外在活化后，可以分解生成强氧 化性SO₄^-·自由基与有机污染物反应。对应的二级反应动力学常数可以达 到10⁷-10¹⁰M^-1·s^-1，对污染物具有选择性，可降解大部分有机污染物。一 般认为，SO₄^-·更倾向于转移电子，而·OH更倾向于氢的提取和加成，因此 使用SR-AOPs处理含有苯环的芳香族污染物相比HR-AOPs更具有优势。