CN104961221A - 氯代有机物降解脱氯方法 - Google Patents
氯代有机物降解脱氯方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104961221A CN104961221A CN201510325088.9A CN201510325088A CN104961221A CN 104961221 A CN104961221 A CN 104961221A CN 201510325088 A CN201510325088 A CN 201510325088A CN 104961221 A CN104961221 A CN 104961221A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper
- chlorinatedorganic
- dechlorination
- degraded
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明涉及水处理领域，尤其涉及氯代有机物降解脱氯方法。该氯代有机物降解脱氯方法包括：根据氯代有机物的特征，将降解脱氯材料的原料选为铜粉和铁粉；将设定比例的铜粉和铁粉的进行混合和研磨，以获取铜-铁合金材料；将获取铜-铁合金材料进行酸洗；将酸洗后的铜-铁合金材料用纯水进行水洗和干燥；将水洗和干燥后的铜-铁合金材料与含有氯代有机物有机氯溶液混合，以进行还原脱氯反应；采用降解脱氯材料存在两种降解脱氯机理，可以取得较好的脱氯效果，满足工业生产需要。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，尤其涉及氯代有机物降解脱氯方法。
背景技术
氯代有机物是重要的化工原料、中间体和有机溶剂，广泛应用于化工、医药、农药、制革等行业。这类化合物主要包括氯代脂肪烃、氯代芳香烃及其衍生物。氯代有机物毒性大，且难以生物降解。人们对于化学还原法处理氯代有机物已经有了研究。
化学还原法处理氯代有机物是利用还原剂有针对性地将污染物分子中的氯取代基去除，达到降低氯代有机物的生物毒性、改善其可生化性的方法。常用的还原剂主要是一些金属单质，如：铁、镁、铝等。另外，将一些催化剂与金属单质复合形成催化还原体系是目前的一个研究热点。金属对CxHyClz(氯代有机物)的去除过程，归纳起来可分成两种反应机理：
机理a：依靠单质金属的还原能力，在水中被氧化，同时给出电子；而氯代有机物则直接接受电子进行还原脱氯，最终生成可生物降解的有机物。其主要反应过程如下：
CxHyClz+zH++zM0→CxHy+z+zM++zCl-
机理b：在水环境中，金属与H2O或H+发生反应，生成具有还原性的H2，H2与氯代有机物反应，使其还原脱氯。其主要反应过程如下：
zH2+CxHyClz→CxHy+z+zCl-+zH+
以零价金属铁还原脱氯为例，反应符合机理b的可能性较大。但是如果没有有效的催化剂，体系中的H2很难起到还原脱氯的作用，因 此选择合适的催化剂是关键。
现有的铁、镁、铝等金属处理氯代有机物脱氯率较低，不能满足工业需求。
因此，针对以上不足，需要提供一种氯代有机物降解脱氯方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的是现有的铁、镁、铝等金属处理氯代有机物脱氯率较低，不能满足工业需求的技术问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种氯代有机物解脱氯方法，包括以下步骤：
S1、根据氯代有机物的特征，将降解脱氯材料的原料选为铜粉和铁粉；
S2、将设定比例的铜粉和铁粉的进行混合和研磨，以获取铜-铁合金材料；
S3、将步骤S2中获取铜-铁合金材料进行酸洗；
S4、将酸洗后的铜-铁合金材料用纯水进行水洗和干燥；
S5、将步骤S4中水洗和干燥后的铜-铁合金材料与含有氯代有机物有机氯溶液混合，以进行还原脱氯反应；
S6、根据设定时间间隔对还原脱氯反应后的溶液进行多次取样分析和检测，以获取氯代有机物的参数变化值。
其中，步骤S1中，铜-铁材料的质量比为10:0至1:9。
其中，所述S2步骤中，采用行星式球磨机对降解脱氯材料进行研磨，包括以下步骤：
S1’、将不锈钢磨球和降解脱氯材料放入不锈钢球磨罐中，球料质量比为37.2:1；
S2’、设定行星式球磨机自转转速为500rpm或800rpm；
S3’、开启行星式球磨机进行研磨；
S4’、研磨合格，关闭行星式球磨机，取出研磨好的铜-铁合金材料。
其中，所述S4步骤中，对铜-铁合金材料进行酸洗，具体包括以下步骤：
S10’、制备pH＝1的酸液；
S20’、在具塞三角瓶中，按每100mL酸洗液加入100g铜-铁合金材料的要求，将铜-铁合金材料加入酸碱度为1的酸洗液中，酸洗液温度为25℃；
S30’、将步骤S20’中加入铜-铁合金材料和酸洗液的具塞三角瓶放到摇床上，设置摇床振荡转速为220rpm，振荡时间为15分钟，开启摇床进行振荡；
S40’、关闭摇床，取出液体，用高纯水将降解脱氯材料冲洗，然后在充惰性气体或者真空条件下进行干燥。
其中，所述S5步骤中，铜-铁合金材料和有机氯溶液的质量比为1:10；有机氯溶液的酸碱度为2。
其中，所述步骤S6中，每次取样体积为1ml。
其中，所述有机氯溶液为4-氯酚、氯乙酸或者2-氯乙酸。
其中，步骤S6中，对还原脱氯反应后的溶液进行分析和检测时，采用高效液相色谱法或气象色谱电子捕获法。
(三)有益效果
本发明提供的氯代有机物降解脱氯方法中，将降解脱氯材料的原料选为铜粉和铁粉，形成的铜-铁合金材料经过酸洗、水洗和干燥后与有机氯溶液反应脱氯，由于本申请中的降解脱氯材料存在两种降解脱氯机理，可以取得较好的脱氯效果，可以满足工业需求；具体地，一种是铜与供氢金属的协同还原作用，由于铜表面对活性氢温和的吸附能力，供氢金属，比如铁等将活性氢置换出来后，氢气在铜表面进行微弱吸附并进一步转化成活性氢原子，活性氢原子被有机氯捕获，发生氢解还原脱氯；另一种机理是苯环结构的化合物与惰性铜表面吸附， 使铜直接电子传递得以发生，进而富电子苯环与水发生水解反应，而缺电子铜被氧化成氧化物。由于直接电子传递的还原性强，脱氯反应后，苯环仍被进一步加氢还原；基于上述两种降解脱氯机理的作用，本发明提供的氯代有机物降解脱氯方法达到了良好的脱氯效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的氯代有机物降解脱氯方法，采用铜-铁合金材料降解脱氯材料4-CP(4-氯酚)，其包括以下步骤：
S1、根据氯代有机物的特征，将降解脱氯材料的原料选为铜粉和铁粉，具体为3g；
S2、根据设定的比例将铜粉和铁粉进行混合，铜与铁的质量比例可为：10:0，1:9，2:8，3:7，4:6，5:5，6:4，7:3，8:2或9:1；
S3、将S2步骤中混合后的铜粉和铁粉进行研磨，研磨时间为6小时，球磨转速为500rpm,球料比为37.2:1；
S4、将S3步骤中研磨后的铜粉和铁粉合金材料进行活化酸洗，在具塞三角瓶中，按每100mL酸洗液加入100g铜-铁合金材料的要求，将铜-铁合金材料加入酸碱度为1的酸洗液中，酸洗液温度为25℃；
S5、将S4步骤中酸洗活化后的铜粉和铁粉合金材料(降解脱氯材料)进行水洗和干燥，干燥在充惰性气体或者真空条件下进行，防止再次被氧化；
S6、准备降解脱氯所用的设备，降解脱氯所用的设备包括：振荡摇床和用来提供反应空间的具塞三角瓶，所述具塞三角瓶置于所述振 荡摇床上；
S7、根据设定的比例将S5中干燥后的降解脱氯材料和氯代有机物(有机氯溶液)加入降解脱氯设备的具塞三角瓶中，降解脱氯材料和氯代有机物的质量比为1:10，降解脱氯材料加入量为3g，将其加入初始pH＝2且浓度为50ppm的有机氯溶液中，具体为4-CP，有机氯溶液为30ml；
S8、开启降解脱氯设备，进行降解脱氯；
S9、根据设定时间间隔进行取样，每次取样容积为1ml，取样测定4-CP参数的变化，并计算脱氯率；直至降解脱氯过程结束。
其中，所述S3步骤中，采用行星式球磨机对铜-铁降解脱氯材料进行研磨，包括以下步骤：
S1’、采用不锈钢磨球，球料质量比为37.2:1；
S2’、将不锈钢磨球和降解脱氯材料放入不锈钢球磨罐中；
S3’、设定行星式球磨机自转转速为500rpm；
S4’、开启行星式球磨机进行研磨；
S5’、研磨合格，关闭行星式球磨机，取出研磨好的降解脱氯材料备用。
其中，所述S4步骤中，采用酸洗方法对铜-铁合金材料，即降解脱氯材料，进行酸洗活化，包括以下步骤：
S10’、制备pH＝1的酸液；
S20’、按照降解脱氯材料质量:酸液容积比为100:100的比例，将S3步骤中研磨后的降解脱氯材料和酸液置于具塞三角瓶中；
S30’、将S20’步骤中放置好的具塞三角瓶放到摇床上，设置摇床振荡转速为220rpm，酸洗温度为25℃，振荡时间为15分钟；
S40’、开启摇床进行振荡；
S50’、关闭摇床，取出液体，用高纯水将降解脱氯材料冲洗3～4次。
本发明步骤S9中，根据设定时间间隔进行取样，对降解脱氯效果 进行分析，对还原脱氯反应后的溶液进行分析和检测时，采用高效液相色谱法或气象色谱电子捕获法，采用的分析项目和分析方法主要有：
4-CP的浓度用HPLC(高效液相色谱法)进行检测：
色谱柱为：ODS-SP色谱柱(5μm,150×4.6mm id)；
流动相为：70％甲醇和30％水；流速1ml/min；柱温：40℃。
UV/VIS(紫外可见吸收光谱分析)：检测波长254nm；
样品经0.45um尼龙滤膜过滤处理再分析。
脱氯率＝苯酚摩尔量/初始4-CP mol总量*100％。
经过分析检测可以得出pH＝2时，铜-铁比例为1:9的降解脱氯材料对4-CP的降解效果最好，降解率达33.97％。主要原因是，该比例金属的析氢和加氢催化的协同效果比较好。铜铁比例为9:1的效果仅次于铜铁比例1:9；
当然，本发明中的有机氯溶液除了采用4-CP，还可采用氯乙酸或者2-氯乙酸。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据氯代有机物的特征，将降解脱氯材料的原料选为铜粉和铁粉；
S2、将设定比例的铜粉和铁粉的进行混合和研磨，以获取铜-铁合金材料；
S3、将步骤S2中获取铜-铁合金材料进行酸洗；
S4、将酸洗后的铜-铁合金材料用纯水进行水洗和干燥；
S5、将步骤S4中水洗和干燥后的铜-铁合金材料与含有氯代有机物有机氯溶液混合，以进行还原脱氯反应；
S6、根据设定时间间隔对还原脱氯反应后的溶液进行多次取样分析和检测，以获取氯代有机物的参数变化值。
2.根据权利要求1所述的氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于：步骤S1中，铜-铁材料的质量比为10:0至1:9。
3.根据权利要求1所述的氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于，所述S2步骤中，采用行星式球磨机对降解脱氯材料进行研磨，包括以下步骤：
S1’、将不锈钢磨球和降解脱氯材料放入不锈钢球磨罐中，球料质量比为37.2:1；
S2’、设定行星式球磨机自转转速为500rpm或800rpm；
S3’、开启行星式球磨机进行研磨；
S4’、研磨合格，关闭行星式球磨机，取出研磨好的铜-铁合金材料。
4.根据权利要求1所述的氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于，所述S3步骤中，对铜-铁合金材料进行酸洗，具体包括以下步骤：
S10’、制备pH＝1的酸液；
S20’、在具塞三角瓶中，按每100mL酸洗液加入100g铜-铁合金材料的要求，将铜-铁合金材料加入酸碱度为1的酸洗液中，酸洗液温度为25℃；
S30’、将步骤S20’中加入铜-铁合金材料和酸洗液的具塞三角瓶放到摇床上，设置摇床振荡转速为220rpm，振荡时间为15分钟，开启摇床进行振荡；
S40’、关闭摇床，取出液体，用高纯水将降解脱氯材料冲洗，然后在充惰性气体或者真空条件下进行干燥。
5.根据权利要求1所述的氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于：所述S5步骤中，铜-铁合金材料和有机氯溶液的质量比为1:10；有机氯溶液的酸碱度为2。
6.根据权利要求1所述的氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于：所述步骤S6中，每次取样体积为1ml。
7.根据权利要求1所述的氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于：所述有机氯溶液为4-氯酚、氯乙酸或者2-氯乙酸。
8.根据权利要求1所述的氯代有机物降解脱氯方法，其特征在于：步骤S6中，对还原脱氯反应后的溶液进行分析和检测时，采用高效液相色谱法或气象色谱电子捕获法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510325088.9A CN104961221A (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 氯代有机物降解脱氯方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510325088.9A CN104961221A (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 氯代有机物降解脱氯方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104961221A true CN104961221A (zh) | 2015-10-07 |
Family
ID=54215351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510325088.9A Pending CN104961221A (zh) | 2015-06-12 | 2015-06-12 | 氯代有机物降解脱氯方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104961221A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114273404A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-05 | 湖南博一环保科技有限公司 | 一种钢铁除尘灰的脱氯方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0586998B1 (de) * | 1992-09-06 | 1998-01-07 | Solvay Deutschland GmbH | Verfahren zur Behandlung von organischen Stoffen, insbesondere chlororganische Verbindungen enthaltenden Abwässern aus der Epichlorhydrinherstellung |
| CN1907882A (zh) * | 2006-08-21 | 2007-02-07 | 浙江大学 | 阳离子表面活性剂增强金属还原有机氯化物脱氯的方法 |
| CN101085690A (zh) * | 2006-06-07 | 2007-12-12 | 同济大学 | 表面改性催化铁还原脱氯处理水中含氯有机物的方法 |
-
2015
- 2015-06-12 CN CN201510325088.9A patent/CN104961221A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0586998B1 (de) * | 1992-09-06 | 1998-01-07 | Solvay Deutschland GmbH | Verfahren zur Behandlung von organischen Stoffen, insbesondere chlororganische Verbindungen enthaltenden Abwässern aus der Epichlorhydrinherstellung |
| CN101085690A (zh) * | 2006-06-07 | 2007-12-12 | 同济大学 | 表面改性催化铁还原脱氯处理水中含氯有机物的方法 |
| CN1907882A (zh) * | 2006-08-21 | 2007-02-07 | 浙江大学 | 阳离子表面活性剂增强金属还原有机氯化物脱氯的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 朱洪等: "基于SEM －EDS 及GC－MS 技术研究有机氯分子结构对零价铜脱氯机制的影响", 《岩矿测试》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114273404A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-04-05 | 湖南博一环保科技有限公司 | 一种钢铁除尘灰的脱氯方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tang et al. | Enhanced activation process of persulfate by mesoporous carbon for degradation of aqueous organic pollutants: Electron transfer mechanism | |
| Weng et al. | Degradation mechanism of amoxicillin using clay supported nanoscale zero-valent iron | |
| Wang et al. | A green strategy for simultaneous Cu (II)-EDTA decomplexation and Cu precipitation from water by bicarbonate-activated hydrogen peroxide/chemical precipitation | |
| Xing et al. | Removal of ciprofloxacin by persulfate activation with CuO: A pH-dependent mechanism | |
| Lee et al. | Synthesis of bismuth oxyiodides and their composites: characterization, photocatalytic activity, and degradation mechanisms | |
| Sajjadi et al. | Implementation of magnetic Fe3O4@ ZIF-8 nanocomposite to activate sodium percarbonate for highly effective degradation of organic compound in aqueous solution | |
| Ma et al. | Enhanced removal of pefloxacin from aqueous solution by adsorption and Fenton-like oxidation using NH2-MIL-88B | |
| Klausen et al. | Oxidation of substituted anilines by aqueous MnO2: Effect of co-solutes on initial and quasi-steady-state kinetics | |
| Olgun et al. | Equilibrium, thermodynamic and kinetic studies for the adsorption of lead (II) and nickel (II) onto clay mixture containing boron impurity | |
| Yang et al. | Adsorption of Sb (III) from aqueous solution by QFGO particles in batch and fixed-bed systems | |
| Sun et al. | Efficient photo-degradation of 4-nitrophenol by using new CuPp-TiO2 photocatalyst under visible light irradiation | |
| Wu et al. | Rapid activation of peroxymonosulfate with iron (Ⅲ) complex for organic pollutants degradation via a non-radical pathway | |
| Zhao et al. | Electrochemical removal of 4-chlorophenol in water using a porous Magnéli-phase (Ti4O7) electrode | |
| Wang et al. | Effective activation of peroxymonosulfate with natural manganese-containing minerals through a nonradical pathway and the application for the removal of bisphenols | |
| JP7211939B2 (ja) | 鉄系媒体 | |
| Huang et al. | Vitamin B12-mediated hydrodechlorination of dichloromethane by bimetallic Cu/Al particles | |
| Kim et al. | Synergistic integration of ion-exchange and catalytic reduction for complete decomposition of perchlorate in waste water | |
| Guo et al. | Simultaneously efficient adsorption and highly selective separation of U (VI) and Th (IV) by surface-functionalized lignin nanoparticles: a novel pH-dependent process | |
| Hasan et al. | Metal organic framework derived Cu–carbon composite: An efficient non-noble metal catalyst for reduction of hexavalent chromium and pendimethalin | |
| Li et al. | Amorphous zirconium oxide activates peroxymonosulfate for selective degradation of organic compounds: Performance, mechanisms and structure-activity relationship | |
| Liu et al. | Adenine-bearing covalent organic frameworks via one-pot tandem reaction for selective adsorption of Ag+ | |
| Jin et al. | Sponge-supported monolithic materials of porphyrin covalent organic frameworks for selective recognition, convenient removal and extraction of Cd2+ | |
| Li et al. | Recovery of silver from nickel electrolyte using corn stalk-based sulfur-bearing adsorbent | |
| Nabi et al. | Synthesis, characterization and analytical applications of titanium (IV) molybdosilicate: a cation ion-exchanger | |
| Si et al. | Cheap, fast and durable degradation of azo dye wastewater by zero-valent iron structural composites |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151007 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |