CN108640172A - 一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂及水处理方法 - Google Patents

一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂及水处理方法 Download PDF

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孙学森
杨威
陈金毅
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    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents

Abstract

本发明公开了一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂及水处理方法。本发明的一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂，包含质量比为1:0.5～4的铝酸钴、单过硫酸盐。本发明的方法与传统的钴离子和钴氧化物活化单过硫酸盐相比，具有更高的反应效率，催化剂可重复使用，适用于多种有机废水处理，因此具有广泛的应用前景。

Description

一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂及水处理方法
技术领域
本发明涉及污水处理技术领域，尤其涉及一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂及水处理方法。
背景技术
随着工农业的发展，各种农药、化肥大量使用，工业废水排放量逐年增加，使得水体污染日益严重将含有有毒有机污染物排入到水中后者土壤中将对水中生物和土壤的农作物产生很大的影响。其中，有毒、有害且难降解的有机污染物是污水处理中的重点和难点。基于SO4 -•的高级氧化技术是近几年快速发展起来的新型水处理技术，因其能高效处理难降解有机物及对环境污染小的特点而得到了广泛关注。与传统的高级氧化技术的活性物种羟基自由基(•OH)相比，SO4 -•是一种高活性的自由基，SO4 -•（E0=2.5-3.1V）的氧化还原电位比•OH（E0=1.8-2.7V）高；SO4 -•的寿命（半衰期为4s）较•OH（寿命小于1μs）长，因此极大提高了与污染物的接触机会，有利于对污染物的降解与矿化；克服了•OH只有在酸性条件下才能氧化有机物的缺点；对目标污染物有更好的选择性。
常用的SO4 -•活化方法包括光、热、微波、超声以及过渡金属离子等。其中，过渡金属离子活化方法可在室温下快速进行，反应条件温和，且不需要外加能量，因此在环境净化领域显示了较大的优越性。但过渡金属离子不利于回收再利用，可能造成二次污染和生物毒性，因而限制了其广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种能够高效处理污水中的有机物的水处理剂。
本发明的一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂，包含质量比为1:0.5～4的铝酸钴、单过硫酸盐。
优选的，所述单过硫酸盐为过氧单磺酸钾。
一种水处理方法，使用上述任一的水处理剂。
优选的，所述水处理剂的投入量为使单过硫酸盐在水体的浓度为0.1～0.2g/L、铝酸钴在水体中浓度为0.05～0.2g/L 的用量。
优选的，处理时间为40～100min。
优选的，处理时间为60min。
铝酸钴可以采用如下步骤进行制备，在水中溶解Co(NO3)2•6H2O、Al(NO3)3•9H2O、螯合剂得沉淀；加入浓盐酸至沉淀消失；将溶液鼓风干燥后煅烧得铝酸钴。优选的，螯合剂为三乙醇胺。优选的，制备铝酸钴的方法，其特征在于：螯合剂为三乙醇胺。优选的，所述螯合剂与金属离子的摩尔比为3:1。优选的，在马弗炉中煅烧，煅烧温度为500～700℃，煅烧时间为3h。
本发明的方法与传统的钴离子和钴氧化物活化单过硫酸盐相比，具有更高的反应效率，催化剂可重复使用，适用于多种有机废水处理，因此具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为CoAl2O4和Co3O4活化过氧单磺酸钾对罗丹明B的催化降解效果图；
图2为CoAl2O4活化过氧单磺酸钾对不同有机污染物的催化降解效果图；
图3为CoAl2O4活化过氧单磺酸钾对罗丹明B的催化降解循环效果图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
向初始浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中投入铝酸钴0.05g/L，持续搅拌20min，使铝酸钴在溶液中均匀分散；然后向烧杯中加入过氧单磺酸钾0.1g/L，开始计时，隔一定时间取样，用分光光度计在最大吸收波长处测定溶液的吸光度。该催化剂在反应结束后，可通过离心分离、干燥回收，回收后的催化剂可继续循环使用。其中铝酸钴在马弗炉中煅烧，煅烧温度为500℃。
实施例2
向初始浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中投入铝酸钴0.05g/L，持续搅拌20min，使铝酸钴在溶液中均匀分散；然后向烧杯中加入过氧单磺酸钾0.1g/L，开始计时，隔一定时间取样，用分光光度计在最大吸收波长处测定溶液的吸光度。其中铝酸钴在马弗炉中煅烧，煅烧温度为700℃。
实施例3
向初始浓度为10mg/L的甲基橙溶液中投入铝酸钴0.05g/L，持续搅拌20min，使铝酸钴在溶液中均匀分散；然后向烧杯中加入过氧单磺酸钾0.1g/L，开始计时，隔一定时间取样，用分光光度计在最大吸收波长处测定溶液的吸光度。其中铝酸钴在马弗炉中煅烧，煅烧温度为500℃。
实施例4
向初始浓度为10mg/L的亚甲基蓝溶液中投入铝酸钴0.05g/L，持续搅拌20min，使铝酸钴在溶液中均匀分散；然后向烧杯中加入过氧单磺酸钾0.1g/L，开始计时，隔一定时间取样，用分光光度计在最大吸收波长处测定溶液的吸光度。其中铝酸钴在马弗炉中煅烧，煅烧温度为500℃。
实施例5
向初始浓度为10mg/L的四环素溶液中投入铝酸钴0.05g/L，持续搅拌20min，使铝酸钴在溶液中均匀分散；然后向烧杯中加入过氧单磺酸钾0.1g/L，开始计时，隔一定时间取样，用分光光度计在最大吸收波长处测定溶液的吸光度。其中铝酸钴在马弗炉中煅烧，煅烧温度为500℃。
对比例1
向初始浓度为10mg/L的罗丹明B溶液中投入Co3O40.05g/L，持续搅拌20min，使Co3O4在溶液中均匀分散；然后向烧杯中加入过氧单磺酸钾0.1g/L，开始计时，隔一定时间取样，用分光光度计在最大吸收波长处测定溶液的吸光度。Co3O4在马弗炉中煅烧，煅烧温度为500℃。
图1为实施例1、2和对比例1中CoAl2O4和Co3O4活化过氧单磺酸钾对罗丹明B的催化降解效果图。从图1 可以看出，60min后罗丹明B的降解率为99%，远高于Co3O4对罗丹明B的降解效果（22%），说明所制备的CoAl2O4催化剂活化过氧单磺酸钾对难降解有机染料罗丹明B具有非常显著的降解效果。
图2为实施例3、4、5中CoAl2O4对相同浓度的甲基橙溶液、亚甲基蓝溶液、四环素溶液的的催化降解效果图。CoAl2O4催化剂对甲基橙的降解效率达到98%（20min），对亚甲基蓝的降解效率达到97%（100min），对四环素的降解效率达到89%（100min），说明所制备的CoAl2O4催化剂活化单过硫酸盐对多种有机污染物都具有较好的降解效果，这也说明，CoAl2O4催化剂在实际工业废水的处理领域有着较高的应用潜力。
图3为实施例1所获得的CoAl2O4催化剂活化过氧单磺酸钾降解罗丹明B的循环实验效果图。结果显示，该催化剂循环使用四次对罗丹明B的降解效果没有显著下降，表明该催化剂具有很好的催化稳定性。催化剂可以通过简单的沉淀分离实现循环使用，成功解决了均相单过硫酸盐活化体系中钴离子流失可能造成的二次污染问题。
以上未涉及之处，适用于现有技术。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂，其特征在于：包含质量比为1:0.5～4 的铝酸钴、单过硫酸盐。
2.如权利要求1所述的一种含有铝酸钴的水体有机物降解的水处理剂，其特征在于：所述单过硫酸盐为过氧单磺酸钾。
3.一种水处理方法，其特征在于：使用权利要求1或2所述的水处理剂。
4.如权利要求3所述一种水处理方法，其特征在于：所述水处理剂的投入量为使单过硫酸盐在水体的浓度为0.1～0.2g/L、铝酸钴在水体中浓度为0.05～0.2g/L 的用量。
5.如权利要求4所述一种水处理方法，其特征在于：处理时间为40～100min。
6.如权利要求4所述一种水处理方法，其特征在于：处理时间为60min。
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