[发明专利]一种多相类芬顿体系处理有机废水的方法

说明书

本发明公开了一种多相类芬顿体系处理有机废水的方法，它将纳米结构的铋铁氧多晶复合物加入到有机废水中，加酸调节至弱酸状态，于黑暗条件下吸附平衡，随后加入双氧水，于黑暗条件下进行多相类芬顿催化反应；反应结束后，离心分离回收铋铁氧多晶复合物，得处理后的废水。本发明制得的磁性铋铁氧多晶复合物具备纳米晶自组装规则团簇结构，相比纳米颗粒，更易于从治理水体中分离，且具有较高的比表面积。相比酸性（pH~3）条件下方可工作的传统芬顿体系，本发明铋铁氧多晶复合物在弱酸（pH≥4.5）水体便可有效激活双氧水分子释放大量羟基自由基用于有机废水治理，对有机污染物具有很好的降解效果。本发明可有效降低成本，避免因强酸体系造成二次污染。

技术领域

本发明涉及一种多相类芬顿体系处理有机废水的方法。

背景技术

环境中持久性有机污染物（POPs）、药物及个人护理品（PPCPs）和消毒副产物（DBPs）等新型环境污染物因其对生态环境和人体健康具有潜在威胁而引起社会各界的广泛关注。磺胺类药物作为一种抗生素和个人护理用品，是世界水环境的一种新型有机污染物，由于其可生化性低，污水处理厂(WWTPs)对其去除效率低，且广泛使用导致细菌抗性和抗性基因，因此它被认为是对自然生态系统和人类健康的潜在威胁。据美国地质调查局报道，在30个州的139条溪流中检测到的磺胺类药物最多。举个例子，磺胺甲恶唑(SMX)作为一种常见的磺胺类药在0.001–2μg/L的雨水、地下水和地表水中被检测到。在中国，自20世纪30年代以来，SMX占抗生素使用量的5%。

有机物在自然光下的降解过程(光降解)及其环境行为是常被研究的一个主要机制。由于环境中降解副产物与母体磺胺类药物相比存在潜在的不良反应(如毒性)，因此监测磺胺类药物(如SMX)在水体系中的转化具有重要意义。近期一些机制已经被提出，如异恶唑环的重排及其对SMX的羟基化和N原子对SMX(或磺胺嘧啶) 的氧化/还原。迄今为止，催化技术，如光催化、芬顿、过氧单硫酸盐(PMS)激活和光芬顿已经被证明可以使用各种纳米材料(如AgBr-BaMoO₄, FeO, Fe₂O₃, Bi₂Fe₄O₉, CuFe₂O₄)有效地消除SMX。然而，大多数磺胺类化合物在多相催化下的降解途径还不完全清楚。

Fenton法作为一种先进的氧化工艺(AOPs)，其羟基自由基(HO^•, E₀= 1.9-2.8V，视pH值而定)是在pH ~3的Fe²⁺和Fe³⁺之间反应)通过铁的循环形成的，在有机污染物的水处理中起着不可或缺的作用。HO^•是通过消耗H₂O₂而形成的，但是Fenton的应用主要因为会随着投加亚铁离子（Fe²⁺）或是Fe⁰产生大量污泥受到限制。（电子释放，Fe⁰转化为Fe²⁺/Fe³⁺的电子释放）。

另外，由于价格低廉，储量丰富和环境友好，Fe₂O₃被广泛研究为铁基半导体（即类似Fenton的异质氧化）。此外，铁氧体（Fe_xM_yO_z, M = Mn, Co, Cu, La, Pm等）由于其催化活性增强（例如，与Fe₂O₃相比），易于分离（归因于磁性），高稳定性和多功能化而在环境净化方面引起了广泛关注。例如，Yan 等人的最近报道，CuFe₂O₄通过产生活性氧（ROSs）推动SMX降解的新的潜在氧化过程（CuFe₂O₄/羟胺系统）。 该系统可有效用于5-10的宽pH范围，其中超氧自由基（O₂^•-）被确定为主要的ROSs。

发明内容