[发明专利]一种用于降解双酚A的活性复合体及其应用

说明书

本发明属于废水处理技术领域，公开了一种用于降解双酚A的活性复合体及其应用。所述活性复合体是磁性氮硫共掺杂碳纳米管在水溶液中通过催化过硫酸钠形成的复合活性物质；所述磁性氮硫共掺杂碳纳米管是将FeCl₃·6H₂O和C₃N₃(NH₂)₃加入甲醇中在60～70℃下密封搅拌，然后敞口搅拌至甲醇蒸干，再经冷冻干燥，保护气氛下在700～800℃煅烧，在盐酸中搅拌处理，洗至中性并去除杂质，得到磁性碳纳米管；再将磁性碳纳米管与硫脲混合研磨，保护气氛下，在250～450℃煅烧制得。该活性复合体对pH、各种离子和腐殖酸有较强的抗干扰能力，该磁性氮硫共掺杂碳纳米管能高效地活化PS，其对双酚A降解率可达100％。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，更具体地，涉及一种用于降解双酚A的活性复合体及其应用。

背景技术

双酚A(bisphenolA,BPA)是一种应用广泛的工业原料，主要用于制造聚碳酸酯塑料和环氧树脂，也可用于加工聚氯乙烯塑料、热敏纸、食品包装材料和医疗设备。但其具有生物毒性，不能通过生物降解，ppb级浓度的双酚A仍然会影响水生生物的健康，且作为内分泌干扰物中的雌激素，长时间摄入双酚A会影响人体的肝功能和肾功能，即使很低的剂量也能导致女性早熟、男性前列腺增生、生殖系统病变等健康问题。

目前被报道用于处理双酚A废水的方法有吸附法、电化学法、高级氧化法等。其中吸附法吸附效率低，且容易脱附，矿化率低，不能根除双酚A。电化学法需要能量高，费用不菲。高级氧化法主要分为Fenton法、光催化氧化法和过硫酸盐氧化法。虽然Fenton法廉价有效，但在过程中会产生大量铁泥，反应体系对不同pH适应力低。光催化氧化法对太阳光光能利用率低，人造光源成本过高。

过硫酸盐(persulfate,PS)是一类无色或白色的结晶颗粒，可溶于水，具有较好稳定性。PS溶于水会生成过硫酸根离子(S₂O₈^2-)，其在常温下的氧化能力相对较弱，对有机污染物的降解能力十分有限，因此一般通过外加能源或催化剂对PS进行活化进而氧化有机污染物。

催化剂活化一般有过渡金属与金属氧化物活化和碳基材料活化。前者利用过渡金属的高活性催化PS产生自由基氧化有机污染物。但在活化过程中常常会有大量金属离子溶出，且酸性还有可能破坏金属氧化物结构，削弱催化剂对PS的活化能力。碳纳米管是一种良好的PS催化材料，它是由石墨烯片上的sp²碳单元构成的六边形网络，其热稳定性好，比表面积大，有丰富的离域电子，导电性高。同时，碳纳米管也可以作为制备纳米催化剂的模板，具有作为催化剂载体的潜力。碳纳米管利用非金属杂原子掺杂后相邻的碳原子具有较高的不对称自旋和电荷密度的特性，碳纳米管对PS的催化效果也会得到提升。但在应用中仍存在实际水体中催化效率待提高、催化剂难回收等问题。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，本发明首要目的在于提供一种用于降解双酚A的活性复合体。该复合体对pH、各种离子和腐殖酸有较强的抗干扰能力，能保持较高效率的有机物氧化能力，对双酚A降解效率高。

本发明的另一目的在于提供上述活性复合体的应用，将该活性复合体应用到含双酚A的废水中，克服了双酚A毒性大、常规水处理技术难于降解的技术问题，同时也解决了催化剂难回收和氧化剂用量大的问题。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：