CN104016522B - 一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：a.向污水中加入H2O2，所述污水中含有氯酚；b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5-6；c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料；d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌。本发明方案不用安装专用设备，节约了去污成本；Fe3O4-MnO2核壳材料可以通过旋流分离、沉淀等方式回收并重复使用，避免传统方法在处理污水的过程中带入新的杂质，而导致水体的二次污染；本发明方案操作简单，适用于水厂应对水体突发氯酚污染的应急处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种应对水体突发氯酚污染的方法，尤其是涉及一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法。
背景技术
随着化学工业的发展，有机氯化物广泛应用于农药、医药、造纸、电子、防腐剂等工业中，导致大量含氯化合物及其合成过程中产生的中间产物被排放到环境中。在有机氯化物中，绝大部分的氯代芳香烃及其衍生物都有毒性而且化学性质稳定，其中很多有机氯化物具有“三致效应”。
氯酚类芳香族含氯有机物是其中的典型代表，是酚环上的氢原子经数目不等的氯原子取代后所生成。根据氯代原子的多少、氯取代基的位置和个数的不同，整个氯酚系列共19种化合物。研究表明，氯酚的亲脂性随氯酚分子中氯原子的增多而增强，进而导致其生物毒性和环境累积效应相应增加；由于氯原子对酚羟基的遮蔽效应降低氯酚与生物间的相互作用，因此氯原子和酚羟基间距越大，氯酚的毒性越高。此外，氯酚分子的毒性要强于其离子状态时的毒性，因此溶液pH越低，氯酚毒性越强。
突发性氯酚污染，由于没有固定的排放方式和途径，且突发、凶猛，在瞬间内排放大量氯酚污染物进入水体，不仅对人体健康产生直接影响，还会在消毒过程中与消毒剂生成消毒副产物、为微生物提供再生繁殖的营养导致水质恶化等，从而影响水资源安全利用。因此，开发有效应对水体突发氯酚污染的应急技术，具有重要现实意义。
申请号为CN201210535729.X的发明专利申请文件，公开了一种EDTA强化双金属铝铁体系氧化降解氯酚类物质的方法，其公开了过氧化氢在亚铁离子催化的作用下，与氯酚类物质产生Fenton反应，达到除污的作用。该方法虽然能够较好的去除氯酚，但是在反应过程中给污水中带入了新的杂质，并且对这些杂质进行分离处理比较复杂，不利于资源的回收利用。
发明内容
本发明提供了一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，其特征在于依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5-6；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.2-0.8g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为5-75min。
通过本发明方法的处理，氯酚在Fe3O4-MnO2核壳材料的催化下，与过氧化氢进行非均相Fenton反应完成氯酚降解，从而达到良好的去除氯酚的效果。
本发明中，优选的方案为所述H2O2的质量与加入的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量比为7:1。
本发明中，优选的方案为所述b步骤中调节污水的pH值为5。
本发明中，优选的方案为所述c步骤中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.6g/L。
本发明中，优选的方案为所述d步骤的搅拌时间为75min。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明方案不用安装专用设备，可以直接在水厂的取水口的位置进行投加，节约了去污成本；而且催化剂Fe3O4-MnO2核壳材料可以通过旋流分离、沉淀等方式回收并重复使用，避免传统方法在处理污水的过程中带入新的杂质而导致水体的二次污染；本发明方案操作简单，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果，适用于水厂应对水体突发氯酚污染的应急处理。
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
附图说明
图1：实施例1中污水中氯酚含量检测结果图。
具体实施方式
实施例1
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.6g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为75min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为25mg/L，取8L含氯酚原水，然后向其中投加33.6gH2O2，然后用HCl调节含氯酚原水pH为5；接着向投加4.8gFe3O4-MnO2核壳材料，接着在常温下充分混合搅拌75min，在此过程中进行的非均相Fenton催化反应完成氯酚降解。在此过程中，对原水中的氯酚含量进行检测，检测时间分别为第5min、第15min、第30min、第45min、第60min及第75min，并根据检测结果绘制成曲线图(见附图1)。从附图1中可以看出本发明利用Fe3O4-MnO2核壳材料处理含氯酚污水的方法，搅拌反应75min时，氯酚的去除率达到98％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。对进行除氯酚处理后的原水进行回收，其中回收的Fe3O4-MnO2核壳材料质量为4.68g，回收率为97.62％。
实施例2
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为6；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.5g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为50min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为30mg/L，取10L该含氯酚原水，加入5gFe3O4-MnO2核壳材料，经过本实施例中方法处理后，在搅拌50min时，对氯酚含量重检测，氯酚含量为3.8mg/L，氯酚的去除率达到87.5％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。对进行除氯酚处理后的原水进行回收，其中回收的Fe3O4-MnO2核壳材料质量为4.84g，回收率为96.80％。
实施例3
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5.5；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.8g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为25min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为30mg/L，取10L该含氯酚原水，加入8gFe3O4-MnO2核壳材料，经过本实施例中方法处理后，在搅拌25min时，对氯酚含量重检测，氯酚含量为9.1mg/L，氯酚的去除率达到69.67％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。对进行除氯酚处理后的原水进行回收，其中回收的Fe3O4-MnO2核壳材料质量为7.82g，回收率为97.81％。
实施例4
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5.3；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.2g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为5min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为30mg/L，取10L该含氯酚原水，加入2gFe3O4-MnO2核壳材料，经过本实施例中方法处理后，在搅拌5min时，对氯酚含量重检测，氯酚含量为21.48mg/L，氯酚的去除率达到28.4％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。对进行除氯酚处理后的原水进行回收，其中回收的Fe3O4-MnO2核壳材料质量为1.96g，回收率为98％。
实施例5
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.5g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为75min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为25mg/L，取8L含氯酚原水，然后向其中投加33.6gH2O2，然后用HCl调节含氯酚原水pH为5；接着向投加4gFe3O4-MnO2核壳材料，接着在常温下充分混合搅拌75min，在此过程中进行的非均相Fenton催化反应完成氯酚降解。搅拌反应75min时，对氯酚含量进行检测，铝粉含量为2mg/L，氯酚的去除率达到92％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。
实施例6
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.7g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为75min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为25mg/L，取8L含氯酚原水，然后向其中投加33.6gH2O2，然后用HCl调节含氯酚原水pH为5；接着向投加5.6gFe3O4-MnO2核壳材料，接着在常温下充分混合搅拌75min，在此过程中进行的非均相Fenton催化反应完成氯酚降解。搅拌反应75min时，对氯酚含量进行检测，铝粉含量为1.75mg/L，氯酚的去除率达到93％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。
实施例7
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为6；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.6g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为50min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为30mg/L，取10L该含氯酚原水，加入6gFe3O4-MnO2核壳材料，经过本实施例中方法处理后，在搅拌50min时，对氯酚含量重检测，氯酚含量为2.8mg/L，氯酚的去除率达到90.67％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。
实施例8
一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为6；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.7g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为50min。
取含氯酚原水(即含氯酚的污水)，经测试氯酚含量为30mg/L，取10L该含氯酚原水，加入7gFe3O4-MnO2核壳材料，经过本实施例中方法处理后，在搅拌50min时，对氯酚含量重检测，氯酚含量为3.72mg/L，氯酚的去除率达到87.6％。可以看出，采用本发明方法对氯酚的处理方法，效率高，能达到良好的去除氯酚的效果。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (1)
1.一种利用Fe3O4-MnO2核壳材料应对水体突发氯酚污染的方法，其特征在于依次包括如下步骤：
a.对含有氯酚的污水进行氯酚含量测定，然后向含有氯酚的污水中加入H2O2，其中添加的H2O2与污水中氯酚的摩尔比为64:1；
b.在经过a步骤处理的污水中加入HCl，调节污水的pH值为5；
c.向经过b步骤处理的污水中加入Fe3O4-MnO2核壳材料，其中添加的Fe3O4-MnO2核壳材料的质量与所述污水的体积比例为0.6g/L；
d.在常温下对经过c步骤处理的污水进行搅拌，搅拌时间为75min。
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