CN107265606B - 一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法 - Google Patents

一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法，将高碘酸盐氧化剂加入待处理的土壤或水体，并混合均匀，再加入均相的过渡金属离子催化剂，氧化剂和催化剂与待处理的土壤或水体中的有机污染物接触，进而将有机污染物降解。本发明采用均相过渡金属离子催化活化高碘酸盐，进而降解有机污染物，成本低廉，经济适用性高，有机物降解效率高，适用范围广泛，既可以用于土壤和地下水的有机污染修复，也可以用来处理一些可生化性低的难降解废水，而且无需额外的能量和仪器设备。

Description

一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法
技术领域
本发明涉及环境污染控制领域，尤其涉及一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法。
背景技术
近年来，工业和农业的快速发展导致产生了大量有毒有害难降解的有机污染物，使得环境污染问题日趋突出，其中水和土壤环境污染问题尤为明显，严重制约着国家经济和社会的可持续发展，影响到人们的生产和生活用水。处理这类有害污染物特别是难降解污染物更是成为污染治理的难点和重点。而利用现有的生物处理技术，难以对可生化性差或具有生物毒性的有机污染物降解或矿化。化学氧化技术是通过反应中活化氧化剂分解和矿化有机污染物，使污染物转化为二氧化碳和水，或者其他可生物降解的有机小分子的氧化方法。由于在处理有机废水中具有操作简便、易于控制、降解反应快速高效以及无二次污染等优点而具有广阔的应用前景。
传统的化学氧化技术是基于双氧水(H2O2)为氧化剂、亚铁离子作为催化剂的芬顿体系。芬顿体系因其具有反应迅速、易于控制、且无二次污染、温度和压力等反应条件缓和等优点，一直是化学氧化技术主要的应用与研究方向，其在水环境污染处理中具有广泛应用。但是芬顿体系只有在pH值2～4的范围下才能达到较好的效果，且H2O2不稳定、易分解、不易运输，这导致基于芬顿体系的化学氧化技术在实际应用中受到一定的限制。
高碘酸盐是一种新型的具有强氧化性的氧化剂。相比于H2O2，高碘酸盐是无色结晶或白色结晶状粉末，易于运输储存，易溶于水。
目前，高碘酸盐已被用于紫外光催化活法降解有机污染物、颗粒活性炭活化降解有机污染物和超声波活化降解有机污染物，但这些方法都需要额外的能量供应或者在非均相条件下反应，操作较为复杂，效率较低。因此，需要提供一种高碘酸盐活化的方法，在有机污染物的降解去除上具有更高的效率，更易于操作和更容易用于土壤和地下水修复。
发明内容
鉴于此，本发明的实施例提供了一种采用均相的过渡金属离子作为催化剂，能简单迅速高效活化高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法，本发明方法易于操作，成本低廉，对于土壤和地下水修复更具有可行性。
本发明的实施例提供一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法，包括以下步骤：
S1将氧化剂加入待处理的土壤或水体，氧化剂和待处理的土壤或水体混合均匀，所述氧化剂为高碘酸盐；
S2将催化剂加入待处理的土壤或水体，所述催化剂采用均相的过渡金属离子；
S3氧化剂和催化剂与待处理的土壤或水体中的有机污染物接触，进而将有机污染物降解。
进一步，所述步骤S1中，氧化剂为高碘酸钠、高碘酸钾、原高碘酸钠和原高碘酸钾中的一种或几种。
进一步，所述步骤S2中，过渡金属离子为过渡金属阳离子。
进一步，所述过渡金属阳离子为二价铁离子、二价锰离子、三价铈离子中的一种或几种。
进一步，所述步骤S2中，过渡金属离子中加入助催化剂，所述助催化剂是金属离子螯合剂。
进一步，所述助催化剂包括四聚磷酸盐或亚氨基二琥珀酸四钠。
进一步，所述待处理的水体为地表水、地下水或污废水。
与现有技术相比，本发明提供了一种采用均相过渡金属离子催化活化高碘酸盐，进而降解有机污染物的方法，该方法成本低廉，经济适用性高；有机物降解效率高，适用范围广泛，既可以用于土壤和地下水的有机污染修复，也可以用来处理一些可生化性低的难降解废水，而且无需额外的能量和仪器设备。
附图说明
图1是本发明一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法的一流程图。
图2是亚铁盐活化高碘酸钠降解有机污染物的效果图。
图3是锰离子盐活化高碘酸钠降解有机污染物的效果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法，包括以下步骤：
S1将氧化剂加入待处理的土壤或水体，氧化剂和待处理的土壤或水体混合均匀；待处理的水体为地表水、地下水或污废水，所述氧化剂为高碘酸盐；在一实施例中，氧化剂为高碘酸钠、高碘酸钾、原高碘酸钠和原高碘酸钾中的一种或几种。
S2将催化剂加入待处理的土壤或水体，所述催化剂采用均相的过渡金属离子；在一实施例中，过渡金属离子为过渡金属阳离子。过渡金属阳离子为二价铁离子、二价锰离子、三价铈离子中的一种或几种。优选二价铁离子和二价锰离子。过渡金属离子中加入助催化剂，所述助催化剂是金属离子螯合剂，任意环保型金属离子螯合剂均可作为助催化剂，优选地，助催化剂包括四聚磷酸盐或亚氨基二琥珀酸四钠等。
S3氧化剂和催化剂与待处理的土壤或水体中的有机污染物接触，进而将有机污染物降解。
本发明针对难降解的有机污染物罗丹明B进行实验。
应用例1
在200ml烧杯体系下，在100mL反应溶液中含有难降解有机污染物罗丹明B浓度为20mg/L，加入高碘酸钠使其溶液浓度为1mmol/L，磁力搅拌器作用下充分混匀。然后，加入七水硫酸亚铁，使Fe2+浓度为0.72mmol/L，反应温度为室温20℃，溶液初始pH值调节为7。
反应过程中，在固定的反应时间点0、2、5、10、20、40分钟时间点取样1mL，加入1mL甲醇进行淬灭反应，立即经0.22μm滤膜过滤后利用紫外分光光度计在波长544nm处测剩余的罗丹明B浓度，计算罗丹明B降解率，结果见图2。
应用例2
在200ml烧杯体系下，在100mL反应溶液中含有难降解有机污染物罗丹明B浓度为20mg/L，加入高碘酸钠使其溶液浓度为1mmol/L，磁力搅拌器作用下充分混匀。然后，加入一水硫酸锰，使Mn2+浓度为0.36mmol/L，反应温度为室温20℃，溶液初始pH值调节为7。
反应过程中，在固定的反应时间点0、2、5、10、20、40分钟时间点取样1mL，加入1mL甲醇进行淬灭反应，立即经0.22μm滤膜过滤后利用紫外分光光度计在波长544nm处测剩余的罗丹明B浓度，计算罗丹明B降解率，结果见图3。
应用例3
在200ml烧杯体系下，在100mL反应溶液中含有难降解有机污染物罗丹明B浓度为20mg/L，加入高碘酸钠使其溶液浓度为1mmol/L，磁力搅拌器作用下充分混匀。然后，加入CeN3O9·6H2O，使Ce3+浓度为1.8mmol/L，反应温度为室温20℃，溶液初始pH值调节为7。
反应过程中，在固定的反应时间点0、3、6小时时间点取样1mL，加入1mL甲醇进行淬灭反应，立即经0.22μm滤膜过滤后利用紫外分光光度计在波长544nm处测剩余的罗丹明B浓度。经计算，反应3小时后罗丹明B降解率为25％，反应6小时后罗丹明B降解率为33％。
应用例4
在200g农田土壤中混匀有20mg/L难降解有机污染物罗丹明B，向受污染土壤加入1mmol/L的高碘酸钠30mL，在搅拌器作用下是氧化剂与土壤混匀。然后，向土壤中加入30mL的0.5mmol/L一水硫酸锰溶液，反应温度为室温20℃。
反应过程中，在固定的反应时间点0、30、60min时间点取土样5g，加入9mL纯净水提取土壤中的罗丹明B，再向提取液中加入1mL甲醇淬灭反应，立即经0.22μm滤膜过滤后利用紫外分光光度计在波长544nm处测剩余的罗丹明B浓度。经计算，反应30min后罗丹明B降解率达到80％以上，反应60min后罗丹明B降解率为92％。
从应用例1-3中可以看出本发明方法可以高效快速降解水体中难降解的有机污染物罗丹明B，其中亚铁离子和锰离子作为催化剂时效果最佳。
从应用例4中可以看出本发明方法可以高效快速降解土壤中难降解的有机污染物罗丹明B。
本发明提供了一种采用均相过渡金属离子催化活化高碘酸盐，进而降解有机污染物的方法，该方法成本低廉，经济适用性高；有机物降解效率高，适用范围广泛，既可以用于土壤和地下水的有机污染修复，也可以用来处理一些可生化性低的难降解废水，而且无需额外的能量和仪器设备。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1将氧化剂加入待处理的土壤或水体，氧化剂和待处理的土壤或水体混合均匀，所述氧化剂为高碘酸盐；
S2将催化剂加入待处理的土壤或水体，所述催化剂采用均相的过渡金属离子；
S3氧化剂和催化剂与待处理的土壤或水体中的有机污染物接触，进而将有机污染物降解；
所述步骤S2中，过渡金属离子为过渡金属阳离子；所述过渡金属阳离子为二价铁离子、二价锰离子、三价铈离子中的一种或几种；过渡金属离子中加入助催化剂，所述助催化剂包括四聚磷酸盐或亚氨基二琥珀酸四钠。
2.根据权利要求1所述的基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法，其特征在于，所述步骤S1中，氧化剂为高碘酸钠、高碘酸钾、原高碘酸钠和原高碘酸钾中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的基于高碘酸盐氧化去除有机污染物的方法，其特征在于，所述待处理的水体为地表水、地下水或污废水。
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