[发明专利]一种无污染的由还原性金属配制的有机污染物降解试剂及其应用方法

说明书

本发明涉及化学技术领域。一种由无污染的还原性金属配置的有机污染物降解试剂，包括芬顿试剂，所述芬顿试剂包括铁源和过氧化氢；所述试剂还包括还原性金属，所述还原性金属混合在所述芬顿试剂中作为助催化剂。本发明在芬顿试剂内加入还原性金属，在进行废水处理过程中，亚铁离子在分解过氧化氢后被氧化为三价铁离子，产生羟基自由基，而在还原性金属的表面，三价铁被快速还原为亚铁离子，从而维持了亚铁离子的量，加速了过氧化氢分解为羟基自由基，提高了有机污染物的氧化降解速率和过氧化氢的利用效率，减少了铁泥的生成，降低了处理成本。

技术领域

本发明涉及化学技术领域，具体涉及一种有机污染物降解试剂。

背景技术

芬顿(Fenton)反应是属于无机化学反应，试剂是由亚铁盐和过氧化氢组成，芬顿过程可以将有机化合物氧化为无机态，因此在去除有机污染废水中得到了广泛的应用。化学家Fenton HJ在1893年发现过氧化氢和二价铁的混合溶液具有强氧化性，进入20世纪70年代后，芬顿反应在环境化学中得到了广泛的应用。

之后，其他学者对于芬顿反应的反应机理进行了大量的研究，对反应机理进行了初步描述，Fe²⁺+H₂O→Fe³⁺+(OH)^-+OH·，因为羟基自由基的存在，使得芬顿试剂可以具有非常强的氧化性，而且，反应体系pH＝4时，羟基自由基的氧化电势更是高达2.73V。1975年美国著名环境化学家Walling C对于芬顿反应中的自由基的种类进行了更为深入的研究，并补充了更为详细的反应方程式，即Fe³⁺+H₂O₂→Fe²⁺+H⁺+O₂，Fe²⁺+O₂→Fe³⁺+O₂·。在该反应过程中会产生两种自由基，过氧自由基的氧化电势为1.3V左右，因此羟基自由基在芬顿反应中起到了主要的氧化作用。

芬顿反应应用于有机污染物的氧化降解时具有优势，但是也存在一些缺点：1)芬顿反应需要Fe²⁺离子存在，在反应过程中会产生铁泥，导致催化效率降低，后处理费时费力；2)芬顿反应过程中Fe²⁺离子会被氧化为Fe³⁺离子，而使双氧水分解产生的羟基自由基的氧化能力减弱，降低催化效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种无污染的由还原性金属配制的有机污染物降解试剂，解决以上至少一个技术问题。

本发明的目的还在于，提供一种无污染的由还原性金属配制的有机污染物降解试剂的应用方法，解决以上至少一个技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种由无污染的还原性金属配置的有机污染物降解试剂，包括芬顿试剂，所述芬顿试剂包括铁源和过氧化氢；

其特征在于，所述试剂还包括还原性金属(一般与其氧化物共存)，所述还原性金属混合在所述芬顿试剂中作为助催化剂。

本发明在芬顿试剂内加入还原性金属，在进行废水处理过程中，亚铁离子在分解过氧化氢后被氧化为三价铁离子，产生羟基自由基，而在还原性金属的表面，三价铁被快速还原为亚铁离子，从而维持了亚铁离子的量，加速了过氧化氢分解为羟基自由基，提高了有机污染物的氧化降解速率和过氧化氢的利用效率，减少了铁泥的生成，降低了处理成本。

所述还原性金属可以是Mo，W，Fe，Cu，Mg，MoO₂，CuO中的任意一种或至少两种的混合物。

经实验证实，上述还原性金属加入芬顿体系，可以有效的提高过氧化氢的利用率以及有机物的降解效率。