[发明专利]一种二硫化钼和三价铁离子协同催化过硫酸盐去除污染物的方法

说明书

一种二硫化钼和三价铁离子协同催化过硫酸盐去除微污染物的方法，向超纯水中加入二硫化钼，于室温下超声混匀，再加入有机染料废水，混匀，接着加入三价铁，调节pH值为3～9，然后加入过硫酸盐构成反应体系，常温下搅拌，对有机染料废水中污染物进行降解。本发明通过二硫化钼和三价铁离子高效催化分解过硫酸盐产生硫酸根自由基和羟基自由基，进一步氧化降解水中微污染物，其中PMS/Fe³⁺/MoS₂体系的降解效果达到了95％以上，适用pH范围较广，二硫化钼用量低，可以重复利用、不造成二次污染。本发明工艺流程十分简单，无需复杂装置，反应条件温和，常温常压即可快速反应，可操作性强，具有广阔的实际应用前景。

(一)技术领域

本发明属于水污染处理技术领域，具体涉及一种二硫化钼和三价铁离子协同催化活化过硫酸盐快速去除污染物的方法。

(二)背景技术

近年来，高级氧化工艺(advanced oxidation processes,AOPs)因其高效、环保等优点越来越受到人们的关注。化学氧化剂直接进入污染源后，将有机污染物转化为无害或危害较小的化学物质。所用的氧化剂包括过氧化氢(H₂O₂)、过硫酸盐(S₂O₈^2-)、高锰酸盐(MnO^4-)、臭氧(O₃)和芬顿法(·OH)。

高级氧化工艺(AOPs)中，过硫酸盐是一种强氧化剂，可被热、碱、交换金属和电激活，产生硫酸根自由基(SO₄^-·)。由于硫酸根自由基(SO₄^-·)与有机污染物有着高反应活性和对复杂环境基质的高选择性，可降解大部分有机污染物而引起了水处理领域中越来越多人的关注。其中高水溶性，高稳定性、环境保持时间长及相对低成本的过硫酸氢钾(PMS)是生成硫酸根自由基的广泛使用的药品。且SO₄^-·可以与水反应，形成另一种强大的非选择性氧化剂羟基自由基(·OH)。

作为研究最广泛的金属，铁(Fe)是一种高效的激活剂，相对无毒、环保，比其他金属相比更具经济效益。三价铁离子(Fe³⁺)与PMS反应生成SO₄^-·的含量较少，对污染物的降解效果较差，且反应过程中的Fe³⁺极易生产氢氧化铁沉淀，导致铁和PMS利用率较低。因此，需要开发多相催化剂来加速Fe³⁺/Fe²⁺循环，并作为辅助催化剂来提高PMS分解效率。

(三)发明内容

针对上述Fe(III)激发过硫酸盐方法的不足，本发明的目的是提供一种二硫化钼和Fe(III)离子协同催化活化过硫酸盐快速去除微污染物的方法。本发明方法解决了Fe(III)激发过硫酸盐体系中，Fe(III)易沉淀和Fe(III)/Fe(II)难循环的问题，且二硫化钼有可循环使用、环境友好、无二次污染等优点，该方法在确保去除效率的前提下，降低了过硫酸盐和三价铁的使用量，具有极强的实际应用价值。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种二硫化钼和三价铁离子协同催化活化过硫酸盐快速去除污染物的方法，所述方法包括以下步骤：

向超纯水中加入二硫化钼，室温(20～30℃)下超声混匀，再加入有机染料废水，混匀，接着加入三价铁，调节pH值为3～9，然后加入过硫酸盐构成反应体系，常温(20～30℃)下搅拌，对有机染料废水中污染物进行降解。