CN102701313A - 可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法 - Google Patents
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Abstract
可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，它涉及有机污染物去除方法，本发明要解决现有的有机污染物去除方法中降解效率较低的问题。本发明通过如下步骤来实现：一、取有机物污染水样进行有机污染物含量分析；二、将有机物污染水注入到水池中，按池水中有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为（8~12）:1:（22~28）的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐；三、将步骤二中称取的铁酸钴和过硫酸盐投加到水池中并充分搅拌，可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴对有机污染物进行去除。本发明适用于工农业有机废水处理及地下水修复等领域。
Description
技术领域
本发明涉及有机污染物去除方法。
背景技术
近年来，随着工业高速发展，我国水环境受到有机物不同程度污染，其中地表河流、地下水体及土壤受到的污染尤为严重。据报道，我国90%的城市地下水遭受到了不同程度的有机和无机有害有毒污染物的污染，因此非常有必要对有机污染物进行去除。而常规的处理工艺对苯酚和苯甲酸的去除效果不尽如人意。经过科学家多年努力，逐渐开发出了很多降解水体中有机污染物的方法，主要有生物降解法、物理吸附法、化学沉淀法、化学还原法及高级氧化法。其中，高级氧化法由于其能产生高氧化活性的各类自由基，能提高有机污染物的可生物降解性或将其彻底矿化，具有修复速度快、修复效果好的特点而受到广泛运用。钴铁酸盐作为一种常用的复合氧化物已有许多研究者将其应用于可见光催化分解水反应，但其污染物降解效率较低（苯甲酸剩余率大于75%），通常仅用于较易脱色的染料废水处理。
发明内容
本发明是要解决现有的有机污染物去除方法中降解效率较低的问题，而提出可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法。
本发明中的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法按以下步骤进行：
一、取有机物污染水样进行有机污染物含量分析，其中有机污染物为苯酚、苯甲酸或二者按任意摩尔比的混合物；
二、将有机物污染水注入到水池中，按池水中有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为（8~12）:1:（22~28）的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐，其中过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵或三者按任意摩尔比的混合物；
三、将步骤二中称取的铁酸钴和过硫酸盐投加到水池中并充分搅拌，保持池水温度为20℃~25℃和pH值为3~8的条件下，用可见光连续照射池水4h~6h后，用永磁铁对铁酸钴回收3~5次，就完成了有机物污染水中有机污染物的去除。
本发明的机理是传统的可见光催化铁酸钴仅产生羟基自由基来去除有机物污染，因而羟基自由基浓度较低，主要用于处理较易褪色的染料废水，而在可见光照射下过硫酸盐与铁酸钴可产生羟基自由基及过硫酸根自由基而且两者可以相互转化，大大提高了活性自由基的浓度，两种活性自由基共同促进目标污染物的降解。
本发明的有益效果如下：
1、可见光照射下过硫酸盐与铁酸钴可产生羟基自由基及过硫酸根自由基而且两者可以相互转化，大大提高了活性自由基的浓度，提高了有机污染物的降解效率。
2、由于铁酸钴本身具有磁性，可用永磁铁对铁酸钴回收反复使用，节约成本。
3、本发明操作简单，能耗小，不用进行曝气、紫外辐照、微波辐照、超声空化、外加电磁场和加热。
附图说明
图1是实验一、实验二和实验三中苯甲酸的剩余率随反应时间的变化曲线，其中—■—表示过硫酸钾单独氧化时苯甲酸的剩余率随反应时间的变化曲线，—▲—表示铁酸钴在可见光催化下苯甲酸的剩余率随反应时间的变化曲线，—●—表示可见光催化下过硫酸钾强化铁酸钴条件下苯甲酸的剩余率随反应时间的变化曲线。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法是通过以下步骤实现的：
一、取有机物污染水样进行有机污染物含量分析，其中有机污染物为苯酚、苯甲酸或二者按任意摩尔比的混合物；
二、将有机物污染水注入到水池中，按池水中有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为（8~12）:1:（22~28）的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐，其中过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵或三者按任意摩尔比的混合物；
三、将步骤二中称取的铁酸钴和过硫酸盐投加到水池中并充分搅拌，保持池水温度为20℃~25℃和pH值为3~8的条件下，用可见光连续照射池水4h~6h后，用永磁铁对铁酸钴回收3~5次，就完成了有机物污染水中有机污染物的去除。
本发明的机理是传统的可见光催化铁酸钴仅产生羟基自由基来去除有机物污染，因而羟基自由基浓度较低，主要用于处理较易褪色的染料废水，而在可见光照射下过硫酸盐与铁酸钴可产生羟基自由基及过硫酸根自由基而且两者可以相互转化，大大提高了活性自由基的浓度，两种活性自由基共同促进目标污染物的降解。
本发明的有益效果如下：
1、可见光照射下过硫酸盐与铁酸钴可产生羟基自由基及过硫酸根自由基而且两者可以相互转化，大大提高了活性自由基的浓度，提高了有机污染物的降解效率。
2、由于铁酸钴本身具有磁性，可用永磁铁对铁酸钴回收反复使用，节约成本。
3、本发明操作简单，能耗小，不用进行曝气、紫外辐照、微波辐照、超声空化、外加电磁场和加热。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中按有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为（9~11）:1:（24~26）的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤二中按有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为10:1:25的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤三中池水温度为21℃~24℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤三中池水温度为23℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中池水pH值为4~7。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三中池水pH值为6。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中用可见光连续照射池水4.5h~5.5h。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤三中用可见光连续照射池水5h。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤三中用永磁铁对铁酸钴回收4次。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
为了验证本发明的有益效果，进行了以下实验：
实验一：可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法按以下步骤进行：
一、取有机物污染水样进行有机污染物含量分析，其中有机污染物为苯甲酸，经检测苯甲酸为24.4mg/L。
二、将有机物污染水注入到水池中，其中有机物污染水的体积为16m3，结合已测得的有机物污染水的苯甲酸含量值，得出苯甲酸的摩尔数为3.2mol，按苯甲酸、铁酸钴和过硫酸钾的摩尔比为10:1:25的比例分别称取0.32mol的铁酸钴和8mol的过硫酸钾。
三、将步骤二中称取的0.32mol的铁酸钴和8mol的过硫酸钾投加到水池中并充分搅拌，保持池水温度为22℃~24℃和pH值为7的条件下，用可见光连续照射池水4h后，用永磁铁对铁酸钴回收5次，就完成了有机物污染水中苯甲酸的去除。图1中—●—表示可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴条件下苯甲酸的剩余率随反应时间的变化曲线。
实验二：可见光催化铁酸钴的有机污染物去除方法按以下步骤进行：
一、取有机物污染水样进行有机污染物含量分析，其中有机污染物为苯甲酸，经检测苯甲酸为24.4mg/L。
二、将有机物污染水注入到水池中，其中有机物污染水的体积为16m3，结合已测得的有机物污染水的苯甲酸含量值，得出苯甲酸的摩尔数为3.2mol，按有苯甲酸和铁酸钴的摩尔比为10:1的比例称取0.32mol的铁酸钴。
三、将步骤二中称取的0.32mol的铁酸钴投加到水池中并充分搅拌，保持池水温度为22℃~24℃和pH值为7的条件下，用可见光连续照射池水4h后，用永磁铁对铁酸钴回收5次，就完成了有机物污染水中苯甲酸的去除。图1中—▲—表示铁酸钴在可见光催化下苯甲酸的剩余率随反应时间的变化曲线。
实验三：单独使用过硫酸盐的有机污染物去除方法按以下步骤进行：
一、取有机物污染水样进行有机污染物含量分析，其中有机污染物为苯甲酸，经检测苯甲酸为24.4mg/L。
二、将有机物污染水注入到水池中，其中有机物污染水的体积为16m3，结合已测得的有机物污染水的苯甲酸含量值，得出苯甲酸的摩尔数为3.2mol，按有苯甲酸和过硫酸钾的摩尔比10:25的比例称取8mol的过硫酸钾。
三、将步骤二中称取的8mol的过硫酸钾投加到水池中并充分搅拌，保持池水温度为22℃~24℃和pH值为7的条件下，用可见光连续照射池水4h后，用永磁铁对铁酸钴回收5次，就完成了有机物污染水中苯甲酸的去除。图1中—■—表示过硫酸钾单独氧化时苯甲酸的剩余率随反应时间的变化曲线。
经对比图1三条曲线可知，单独使用过硫酸钾去除苯甲酸时，效果不好，苯甲酸的剩余率随时间变化不大，始终在90%以上；光催化铁酸钴去除苯甲酸时，效果稍好，苯甲酸的剩余率随处理时间的延长有一定程度的降低，最佳苯甲酸的剩余率仍大于75%；光催化下过硫酸钾强化铁酸钴去除苯甲酸时，效果明显，苯甲酸的剩余率随处理时间的延长有很大程度的降低，最佳苯甲酸的剩余可达30%，达到了本发明的目的。
Claims (10)
1.可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于它是通过以下步骤实现的：
一、取有机物污染水样进行有机污染物含量分析，其中有机污染物为苯酚、苯甲酸或二者按任意摩尔比的混合物；
二、将有机物污染水注入到水池中，按池水中有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为（8~12）:1:（22~28）的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐，其中过硫酸盐为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵或三者按任意摩尔比的混合物；
三、将步骤二中称取的铁酸钴和过硫酸盐投加到水池中并充分搅拌，保持池水温度为20℃~25℃和pH值为3~8的条件下，用可见光连续照射池水4h~6h后，用永磁铁对铁酸钴回收3~5次，就完成了有机物污染水中有机污染物的去除。
2.如权利要求1所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤二中按有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为（9~11）:1:（24~26）的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐。
3.如权利要求1所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤二中按有机污染物、铁酸钴和过硫酸盐的摩尔比为10:1:25的比例分别称取铁酸钴和过硫酸盐。
4.如权利要求1、2或3所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤三中池水温度为21℃~24℃。
5.如权利要求1、2或3所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤三中池水温度为23℃。
6.如权利要求4所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤三中池水pH值为4~7。
7.如权利要求4所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤三中池水pH值为6。
8.如权利要求6所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤三中用可见光连续照射池水4.5h~5.5h。
9.如权利要求6所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤三中用可见光连续照射池水5h。
10.如权利要求8所述的可见光催化下过硫酸盐强化铁酸钴的有机污染物去除方法，其特征在于步骤三中用永磁铁对铁酸钴回收4次。
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