[发明专利]用富氧空位氧化镁和氢氧化镁去除水中有机污染物的方法

说明书

本发明提供一种用富氧空位氧化镁和氢氧化镁去除水中有机污染物的方法，向有机污染物水中投加富氧空位氧化镁纳米片，氧化镁发生水解反应变为氢氧化镁，氧化镁和氢氧化镁快速吸附有机污染物，吸附平衡后，再向体系中加入双氧水和可见光，搅拌，体系发生光芬顿降解反应，氧化镁和氢氧化镁快速将有机污染物降解为CO₂和水。本发明采用了廉价无毒的MgO作为吸附剂和催化剂，利用惰性气氛高温处理得到了富氧空位MgO，同时，也利用了MgO在水解特性，在水溶液中部分水解生成了Mg(OH)₂，二者均具有高吸附容量，另外，MgO能高效光催化分解双氧水产生羟基自由基，实现了MgO和Mg(OH)₂共同作用高效去除有机污染物的效果。

技术领域

本发明涉及吸附和光催化材料和环境领域，特别涉及了一种用富氧空位氧化镁和氢氧化镁去除水中有机污染物的方法。

背景技术

现代工业产生了大量的含多种有机污染物的废水，如抗生素，偶氮染料，农药等。它们在水体中的稳定性高，难以自然降解，而且容易进入水生植物和动物进入食物链富集，从而严重危害生态环境和人体健康。

当前，处理废水中有机污染物常见主要是吸附法，具有快速高效、操作简单等优点。但是吸附剂仅能吸附污染物，不能彻底消除污染物。高级氧化工艺是一种绿色环保地处理水中有机污染物的方法。其中，芬顿反应因为其简单、廉价和易于制备而成为高级氧化工艺中最有效的工艺之一。传统的芬顿反应是指在酸性介质下，亚铁离子作为催化剂发生双氧水歧化反应，产生大量具有强氧化性的羟基自由基。羟基自由基可以将多种有机污染物降解为CO₂和水，实现彻底分解有机物的目的。但是，传统的芬顿反应使用时要求pH值在2～3的范围内，且会有大量铁泥产生，后处理难。光芬顿体系能在宽pH范围内分解有机物，没有铁泥污染，效率更高。

MgO是常见的碱土金属氧化物，化学稳定性高、无毒，绿色、环保、储量丰富。并且，MgO含有丰富的结构缺陷和表面活性位点，具有光催化双氧水产生羟基自由基的特性。且氧化镁在水中会部分水解产生Mg(OH)₂，二者联合使用同时具有高的吸附性和光催化性质，能够有效提高降解有机污染物的效率。

发明内容

本发明目的是为克服光芬顿在降解时pH必须为酸性和产生大量铁泥的问题，提供一种同时使用MgO和Mg(OH)₂高效吸附并快速降解水中有机污染物的方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种用富氧空位氧化镁和氢氧化镁去除水中有机污染物的方法，向有机污染物水中投加富氧空位氧化镁纳米片，一部分氧化镁发生水解反应变为氢氧化镁，在初始阶段，氧化镁和氢氧化镁快速吸附有机污染物，吸附平衡后，再向体系中加入双氧水和可见光，搅拌，体系发生光芬顿降解反应，氧化镁和氢氧化镁快速将有机污染物降解为CO₂和水。

本发明还包括这样一些特征：

所述氧化纳米片的制备方法具体为：

(1)将碱式碳酸镁，碳酸镁，氢氧化镁，氧化镁，氯化镁，乙酸镁，硝酸镁中的一种或几种，在在氩气气氛下400-800℃下煅烧2-4h；

(2)将步骤(1)得到的粉末在加入到一定量的溶剂中，同时添加一定量聚乙二醇，镁原料与聚乙二醇的比例为(20-50):1，在50℃-100℃，分散2-4h；分离，洗涤，在60-80℃下干燥12-24小时；

(3)将步骤(2)得到的粉末在氩气气氛下400-800℃下煅烧2-4小时得到富氧空位氧化纳米片。

所述有机污染物废水的pH值范围为6-14；

所述氧化镁投入量与有机污染物质量之比范围为100：(30-60)；

所述有机污染物溶液与双氧水投量体积之比范围为100：(5-10)；