CN110776077A - 基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，属于环境污染控制领域。将碳材料加入含有亚硫酸盐的水体中，使所述亚硫酸盐活化；所述亚硫酸盐在碳材料的催化作用下产生硫酸根自由基和亚硫酸根自由基；所述碳材料为葡萄糖在非氧化气氛下煅烧得到。优选地，所述水体中还含有重金属离子和/或有机污染物，所述硫酸根自由基和亚硫酸根自由基氧化所述重金属离子和/或有机污染物。本发明使用无金属碳材料作为催化剂，其制备方法简单、成本低，可有效活化亚硫酸盐产生亚硫酸自由基和硫酸根自由基用于氧化废水中的重金属和有机污染物，同时去除污水中的亚硫酸盐和其它污染物，并可有效避免金属离子对水体造成二次金属污染的技术问题。

Description

基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法
技术领域
本发明属于环境污染控制领域，更具体地，涉及基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法。
背景技术
砷是水体中重要的污染物，隶属优先污染物、具有较强的毒性，危害人体健康和环境。在冶金、化工、石油等行业的发展及贫矿开发中，砷伴随主要元素被开发出来，进入废水，成为主要污染物。砷的价态对环境毒性有决定性的影响，三价砷(As(III))是自然环境中最普遍的存在形式，比As(V)具有更强的毒性和迁移性。因此，首先将高毒性和高迁移性的As(III)氧化为低毒性和迁移性As(V)是去除水体中砷的关键步骤。
亚硫酸盐是酸雨的主要成分，属于环境中的污染物质，广泛分布在我国酸雨污染区域的水体和土壤中，尤其是我国东南部等酸雨污染较为严重的区域。在食品行业，亚硫酸盐常作为食物保鲜剂、食物漂白和保色剂、食品杀菌抗氧化剂、药物稳定剂的添加成分而广泛存在于食品及加工行业废水中。在石油行业，脱硫过程中使用的废水含有大量的亚硫酸盐，例如用于湿法脱除高硫原油中硫的废水中亚硫酸盐含量可超1000ppm。在化工行业，亚硫酸盐也是电厂锅炉废水、亚硫酸盐造纸工艺废水的主要污染物。
亚硫酸盐和As(III)均存在于酸雨污染矿区废水以及食品、化工、石油等行业的废水中，二者均对生物体有较大的危害。砷不仅可引起人体多部位癌变，更甚者会引起器官衰竭，并且在2017年世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单中，亚硫酸盐位列3类致癌物(对人类致癌性尚未归类)清单。因此，通过活化亚硫酸盐来降低水中As(III)污染意义重大。
亚硫酸盐在过渡金属激发下可产生硫氧酸自由基(包括SO3·-，SO5·-以及SO4·-)用于有机物的降解，除此之外，亚硫酸盐自身也可缓慢反应生成活性较低的SO3·-和SO5·-。最近，金属催化剂活化亚硫酸盐代替各种过二硫酸盐(PS，S2O8 2-)和过一硫酸盐(PMS，HSO5 -)的高级氧化技术成为研究热点，通过活化环境中的污染物质亚硫酸盐来去除水中的有机物和重金属以达到“以废治废”的目的，具有更重要的环境意义。但目前仅停留在使用过渡金属材料(Cr(Ⅵ)、Co(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)和Fe(Ⅲ))催化剂活化过硫酸盐的研究，过渡金属催化剂活化过硫酸盐的效率普遍不高，且对水体产生二次污染。因此开发具有高效活化亚硫酸盐的非金属材料催化剂具有重要意义。
碳材料是世界上应用最广泛的材料，几乎包括了地球上所有物质所具有的性质，如最硬--最软、绝缘体--半导体--超导体、绝热-良导热、吸光--全透光等。随着时代的变迁和科学的进步，碳材料也在不断的发展和应用，其作为一种非金属的环境友好型材料具有无限的可能和较大的发展潜力。但目前活化亚硫酸盐的研究和报道仅限于过渡金属活化，为了更好的实现“以废治废”的设想，采用环境友好型的非金属碳材料活化亚硫酸盐是一种更实用更具有发展潜力的新技术。
发明内容
本发明解决了现有技术中使用高浓度过渡金属活化亚硫酸盐的催化效率普遍不高，且对水体产生二次污染的技术问题。提供了一种葡萄糖煅烧得到的碳材料活化亚硫酸盐的应用。本发明使用无金属碳材料作为催化剂，其制备方法简单、成本低，可有效活化亚硫酸盐产生亚硫酸自由基和硫酸根自由基用于氧化废水中的重金属和有机污染物，并避免了金属离子对水体造成二次金属污染的技术问题。
根据本发明的目的，提供了一种基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，将碳材料加入含有亚硫酸盐的水体中，使所述亚硫酸盐活化；所述亚硫酸盐在碳材料的催化作用下产生硫酸根自由基和亚硫酸根自由基；所述碳材料为含有葡萄糖的原材料在非氧化气氛下煅烧得到。
优选地，所述水体中还含有重金属离子和/或有机污染物，所述硫酸根自由基和亚硫酸根自由基用于氧化所述重金属离子和/或有机污染物。
优选地，所述重金属离子为砷离子、镉离子和锰离子中的至少一种，所述有机污染物为苯酚、对硝基苯酚和磺胺甲恶唑中的至少一种。
优选地，所述重金属离子的浓度不高于100μmol/L。
优选地，所述碳材料的质量比上亚硫酸盐物质的量为0.0125g/mmol-0.25g/mmol。
优选地，所述水体的pH为3-6.5。
优选地，所述煅烧的温度为800℃-1100℃，所述煅烧的时间为60min-240min。
优选地，所述水体为酸雨。
优选地，所述原材料中还含有纤维素。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明以碳材料作为催化剂，活化亚硫酸盐产生硫酸根自由基(SO4·-)，亚硫酸根自由基(SO3·-)，用于去除废水中的污染物，对降低水中重金属离子如As(III)污染效果显著。方法所需的碳材料为无金属碳材料，其来源广泛且成本低、制备方法简单、能耗少，而且发明方法中活化的亚硫酸盐属于环境中的污染物质，为酸雨主要成分，广泛分布于我国存在酸雨污染的区域，尤其是我国东南部酸雨污染严重区域。此外，亚硫酸盐也大量存在于食品加工行业废水，脱硫废水，造纸废水，锅炉废水等各类污染水体中。本发明方法可有效活化污染水体中的亚硫酸盐，将其去除并同时氧化废水中的重金属离子如As(Ⅲ)和有机物污染物，为活化亚硫酸盐提供一种不引入二次污染的新途径，从而实现“以废治废”的目的。从环境保护与治理方面来说，具有较大的意义和广阔的应用前景。
(2)目前用于亚硫酸盐活化的研究均为过渡金属及其改良后的金属氧化物负载材料，没有发现无金属碳材料有效活化亚硫酸盐的研究先例。本发明采用无金属碳材料直接用于亚硫酸盐的有效活化，0.1g/L的碳材料在60min时就可活化分解0.4mM的亚硫酸盐，因此本发明可用以填补无金属碳材料活化亚硫酸盐用于水中污染物处理的空白。
(3)本发明方法仅添加碳材料作为催化剂，所用碳材料也为由生物质煅烧得到的只含有C、H、O三种元素的不含其它杂离子的环境友好型材料，不需要添加其他化学试剂，不会引入金属离子，可有效避免对水体造成二次污染的技术问题，同时降低处理成本。
(4)本发明中亚硫酸盐活化效果良好，被活化的亚硫酸盐产生硫酸根自由基(SO4·-)和亚硫酸根自由基(SO3·-)。硫酸根自由基带有极强的标准电极电势，具有较强的氧化能力，亚硫酸自由基的氧化能力弱于硫酸自由基。二者在溶液中的适用范围较为广泛，在pH＝2-7的条件下，硫酸根自由基与亚硫酸根自由基产生后能持续长时间存在，属于在水中较稳定的持久性自由基，因此可以用于氧化分解绝大多数的有机物以及重金属的氧化。
(5)本发明中活化后的亚硫酸盐在酸性以及近中性条件下除了可以有效氧化重金属As(III)和Mn(II)，也可以有效促进Cr(Ⅵ)和离子的还原，从而降低水中重金属的污染。
(6)本发明通过提供无金属活化亚硫酸盐氧化水体中重金属如As(III)的方法，以非金属碳材料做为催化剂，可同时去除污染水体中的亚硫酸盐和重金属如As(III)，实现了“以废治废”的目的，具有较好的环境保护意义和应用前景。
(7)本发明使用的碳材料采用一步煅烧法制备而成，制造成本低，耗时短，性质稳定，安全无毒，无金属，因此适用于实际生产和应用。
(8)本发明优选地，葡萄糖煅烧的温度为800℃-1100℃，煅烧的时间为60min-240min。葡萄糖在高温条件下进行脱水缩合，通过控制煅烧温度使材料在具备较高缺陷程度的同时也含有丰富的官能团。通过控制煅烧时间来进一步稳定材料，煅烧时间过长会使材料表面官能团减少致使性能下降。
(9)由于亚硫酸盐在酸性及近中性条件下更容易被活化。故本发明优选地，水体的pH为3-6.5。
附图说明
图1为实施例1碳材料的红外图谱；
图2为实施例1碳材料的拉曼图谱；
图3为实施例1对As(III)的氧化效果图；
图4为实施例1亚硫酸钠的活化分解曲线图；
图5为实施例1该体系在不同pH下对As(III)的氧化效果图；
图6为实施例6对对硝基苯酚(PNP)的氧化效果图。
图7为实施例8对Cr(Ⅵ)的还原效果图。
图8为对比例2对As(III)的氧化效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供了一种碳材料活化亚硫酸盐的应用。其特征在于，将碳材料与含有亚硫酸盐和重金属离子如As(Ⅲ)的废水进行混合，实现通过碳材料活化亚硫酸盐产生持久性自由基并用于水中重金属离子如As(III)的氧化。其中所述碳材料按如下方法制备：将葡萄糖在非含氧气气氛条件下煅烧，使其碳化，得到所述碳材料。
其中所述的碳材料作为催化剂，所述污染物为亚硫酸盐和重金属离子如As(Ⅲ)，亚硫酸盐同时也作为氧化剂。本发明通过将高温碳材料，亚硫酸盐与含有重金属离子如As(III)的污染水体混合。其中所述的高温碳材料作为催化剂，所述污染物为亚硫酸盐和重金属离子如As(Ⅲ)，亚硫酸盐同时也作为氧化剂。
本发明选择的氧化剂为亚硫酸盐，催化剂为葡萄糖煅烧得到的高温碳材料。
本发明可用于亚硫酸盐和重金属离子As(III)共存的污染水体，例如酸雨污染矿区废水以及食品、化工、石油等行业的废水处理，用以同时除去废水中的亚硫酸盐和氧化重金属离子如As(III)。
在一些实施例中，将所述碳材料、与含有亚硫酸盐和重金属离子As(III)有污染水体混合，其中该碳材料作为催化剂，催化剂的浓度为0.05g/L～0.5g/L，污染水体中亚硫酸盐浓度为0.3mmol～1mmol，As(III)的浓度为2μmol～50μmol范围，适宜的pH范围为3～6.5，As(III)氧化为效率可达100％。
本发明提供了一种碳材料活化亚硫酸盐及其降低水中重金属离子As(III)污染的应用。将碳材料与含有亚硫酸盐和重金属离子As(Ⅲ)的废水进行混合，实现通过碳材料活化亚硫酸盐产生持久性自由基并用于水中重金属离子As(III)的氧化。其中所述碳材料按如下方法制备：将葡萄糖在非氧化气氛条件下煅烧，使其碳化，得到所述碳材料。所述非氧化气氛为氮气气氛或氩气气氛，优选为氮气。
优选地，其中所述的碳材料作为催化剂，所述污染物为亚硫酸盐和As(Ⅲ)，亚硫酸盐同时也作为氧化剂。具体为：将葡萄糖在惰性气氛下煅烧至一定温度直接得到碳材料，该材料可以有效活化环境中的污染物质亚硫酸盐产生硫酸根自由基(SO4·-)和亚硫酸根自由基(SO3·-)，从而用于污染水体中污染物的去除。从环境保护与治理方面来说，具有较大的环境意义和应用前景。
实施例1
一种碳材料活化亚硫酸盐、及其降低水中As(III)污染的应用。本实施案例具体如下：
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下1000℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.1g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定，根据对所述实施例进行结果分析：
图1为碳材料的红外图谱。从红外谱图图1中可以看出本发明制备出的高温碳材料(C-1000)在1000℃高温煅烧后仍然具有丰富的官能基团，说明葡萄糖在1000℃的连续脱水和缩合后，除了形成稳定的sp2杂化碳基质外，也保留了如-OH，-COOH和C＝O，C＝C，C-O等这些功能性官能基团，从而保证了材料的有效性。
图2为碳材料的拉曼图谱。从拉曼图谱图2中可以看出，高温碳材料分别显示在1360cm-1和1580cm-1附近显示碳原子晶体的特征峰D峰和G峰。D带主要由面内缺陷产生，例如无序sp2杂化碳的石墨晶格中的缺陷和杂原子。G带是指高度有序的热解石墨的切向拉伸模式，表明存在结晶石墨碳。其积分强度比(ID/IG)反映了碳晶格的缺陷程度，比值越高，材料的缺陷程度越高。通过计算得到，C-1000的ID/IG值为1.026，葡萄糖经高温煅烧后得到的碳材料有较高的缺陷程度，从而保证碳材料的性能。
图3为实施例1对As(III)的氧化曲线图。图3中所示的是高温碳材料活化亚硫酸盐对As(III)的氧化曲线图，反应体系总体积为20mL，高温碳材料浓度为0.1g/L，亚硫酸钠量为0.4mM，重金属As(III)的浓度为10μmol，常温下进行反应，取出的样品经过滤和稀释处理后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定。从图中可以很明显看出，高温碳材料在10min的时候可以去除98％左右的As(III)，20min时As(III)已完全去除。同时，随着高毒性高迁移性的As(III)被氧化成为低毒性低迁移性的As(V)，体系中As(V)的含量逐渐升高，且总砷量保持不变，说明该材料对As(III)没有吸附，体系中的As(III)被完全氧化。而且，10min时As(III)去除可达到98％左右，说明高温碳材料可以有效活化亚硫酸盐并氧化As(III)，即本发明具有非常好的反应活性。
图4为实施例1对亚硫酸盐的分解曲线图。在检测实施例1制得的高温碳材料活化亚硫酸盐氧化As(III)的同时，也同步测定了亚硫酸盐的降解情况。反应体系总体积为20mL，高温碳材料浓度为0.1g/L，亚硫酸钠量为0.4mmol，重金属As(III)的浓度为10μmol，常温下进行反应。从图5可以看到，在As(III)去除的同时，亚硫酸盐也被逐渐分解，60min时0.4mmol的亚硫酸盐被完全分解。亚硫酸盐作为水体中广泛存在的污染物，对人体有很大危害，在2017年世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，亚硫酸盐在3类致癌物(对人类致癌性尚未归类)清单中。因此本发明不仅可以有效氧化As(III)，而且还可以有效分解亚硫酸盐，真正实现“以废治废”的目的。
图5为实施例1在不同pH下对As(III)的氧化曲线图。图5中所示的是高温碳材料活化亚硫酸盐在不同pH的条件下对As(III)的去除效果，反应体系总体积为20mL，高温碳材料浓度为0.1g/L，亚硫酸盐的量为0.4mmol，重金属As(III)的浓度为10μmol，常温下下进行反应，取出的样品经过滤和稀释处理后用原液相色谱原子荧光联用仪进行测定。由于As(III)本身特性，其在碱性条件较易于被氧化，而酸性和近中性条件下较难被氧化。因此我们探究了从酸性到近中性条件下对As(III)的氧化效果。从图中可以看出，本发明在酸性至近中性的pH范围内都表现出较好的反应活性，在pH＝3与pH＝6.5的反应体系中都可以有效氧化As(III)，在pH＝4时表现出最好的反应活性。
通过上述分析可知，本实施例的方法可以有效利用碳材料活化水体中的污染物质亚硫酸盐产生活性物质亚硫酸根自由基和硫酸根自由基用以去除水体中的重金属As(III)，达到“以废治废”的目的。而且碳材料原料容易获得且价格便宜，制备方法简单，故该方法具有非常广阔的应用前景。
实施例2
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下1000℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.1g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水中，控制反应的pH为3，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定，该方法在30min时可将As(III)完全氧化。
实施例3
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下1000℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.1g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水中，控制反应的pH为6，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定，该方法可在30min时氧化约90％的As(III)，60min时As(III)已完全去除。
实施例4
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下900℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.3g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定。该方法在60min的时候可以去除100％左右的As(III)。
实施例5
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下1000℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.2g/L的浓度加入到含0.8mmol亚硫酸盐和10mg/L苯酚的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱进行测定。在只加入高温碳材料和苯酚不加入亚硫酸盐，评价该材料对苯酚的吸附效果时发现：在60min的时候可以吸附30-35％左右的苯酚；加入亚硫酸盐评价活化亚硫酸盐降解苯酚效果时发现：在60min的时候65-70％左右的苯酚被去除，所以该体系也可用于苯酚等有机物的有效去除。
实施例6
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下1000℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.5g/L的浓度加入到含2mmol亚硫酸盐和5mg/L对硝基苯酚(PNP)的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
图6为实施例6对对硝基苯酚(PNP)的氧化效果图。
图6所示为碳材料活化亚硫酸盐对对硝基苯酚(PNP)的氧化效果图，反应体系总体积为20mL，高温碳材料浓度为0.5g/L，亚硫酸钠量为2mmol，对硝基苯酚(PNP)浓度为5mg/L，常温下进行反应。取出的样品先用甲醇进行萃取，目的是将吸附在碳材料表面的对硝基苯酚萃取下来，从而评价该方法对对硝基苯酚(PNP)的降解效果。样品过滤稀释后用液相色谱进行测定，结果如图发现在60min的时候60％左右的对硝基苯酚(PNP)被去除，所以该体系也可用于有机污染物的有效去除。
实施例7
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下1000℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.5g/L的浓度加入到含2mmol亚硫酸盐和5mg/L磺胺甲恶唑的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品先用甲醇进行萃取，目的是将吸附在碳材料表面的磺胺甲恶唑萃取下来，从而评价该方法对磺胺甲恶唑的降解效果。样品过滤稀释后用液相色谱进行测定，结果如图发现在60min的时候50％左右的磺胺甲恶唑被去除，所以该体系也可用于抗生素类有机污染物的有效去除。
实施例8
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下1000℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.1g/L的浓度加入到含0.25mmol亚硫酸盐和10μmol的Cr(Ⅵ)的废水中，控制反应的pH为5，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
图7为实施例8对Cr(Ⅵ)的还原效果图。
图7所示为碳材料活化亚硫酸盐对Cr(Ⅵ)的还原效果图，反应体系总体积为20mL，高温碳材料浓度为0.1g/L，亚硫酸钠量为0.25mmol，Cr(Ⅵ)的浓度为10μmol，常温下进行反应。取出的样品采用二苯碳酰二肼分光度法进行测定。通过图7可以看到，单独的亚硫酸盐在30min的时候仅可以去除体系中35％左右的Cr(Ⅵ)，效果较差。加入碳材料后，在30min的时候仅可以去除体系中100％的Cr(Ⅵ)，Cr(Ⅵ)的去除效率有了较大的提升，所以该方法也可以用于Cr(Ⅵ)的有效还原。
实施例9
(1)将10g向日葵秸秆粉碎原料10g葡萄糖混合，在氮气保护下950℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.1g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐溶液中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品用于测定亚硫酸盐的分解效果，结果发现在30min时80％左右的被或哈分解，60min时100％的亚硫酸盐被活化分解。而单独粉碎后向日葵秸秆在氮气保护下950℃高温煅烧120min得到的材料在60min时仅可以活化分解不到20％的亚硫酸盐，效果较差。
对比例1
(1)将10g葡萄糖放入管式炉中在氮气保护下600℃高温煅烧120min得到碳材料作为催化剂。
(2)将制备的碳材料以0.1g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定。该方法在60min的时候仅可以氧化体系中5-10％左右的As(III)，效果较差，这可能是由于煅烧温度不够高导致碳材料碳化程度较低不能有效活化亚硫酸盐所致。
对比例2
直接将0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水进行反应，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
图8为对比例2对As(III)的氧化效果图。
图8所示为单独的亚硫酸盐对As(III)的氧化效果图，反应体系总体积为20mL，高温碳材料浓度为0.1g/L，亚硫酸钠量为0.4mM，重金属As(III)的浓度为10μmol，常温下进行反应，取出的样品经过滤和稀释处理后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定。由图7可知，该对比例对As(III)的氧化基本无效，在60min的时候仅可以氧化体系中约5％的As(III)，与所提发明方法效果较差甚远。因此本发明方法具有较大的应用价值和潜力。
对比例3
(1)将商用碳纳米管作为对比催化剂。
(2)将商用碳纳米管以0.2g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定，该方法在60min的时候仅可以氧化体系中20％左右的As(III)，效果较差。
用于污染物降解时:反应体系总体积为20mL，碳纳米管浓度为0.1g/L，亚硫酸盐量为1mmol，污染物苯酚的浓度为10mg/L，常温下进行反应，取出的样品稀释后用液相色谱进行测定，60min去除不到10％的苯酚，效果不佳。
对比例4
(1)将金属Fe(Ⅱ)作为对比材料。
(2)将Fe(Ⅱ)以0.2g/L的浓度加入到含0.4mmol亚硫酸盐和10μmol As(Ⅲ)的废水中，控制反应的pH为4，反应体系总体积为20mL，常温下进行反应。
取出的样品稀释后用液相色谱原子荧光联用仪进行测定，该材料在60min的时候可以氧化体系中约65％左右的As(III)。而使用高温无金属碳材料在30min时就可以将体系中的As(III)完全氧化，且不会对水体造成二次金属污染。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，将碳材料加入含有亚硫酸盐的水体中，使所述亚硫酸盐活化；所述亚硫酸盐在碳材料的催化作用下产生硫酸根自由基和亚硫酸根自由基；所述碳材料为含有葡萄糖的原材料在非氧化气氛下煅烧得到。
2.如权利要求1所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述水体中还含有重金属离子和/或有机污染物，所述硫酸根自由基和亚硫酸根自由基用于氧化所述重金属离子和/或有机污染物。
3.如权利要求2所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述重金属离子为砷离子、镉离子和锰离子中的至少一种，所述有机污染物为苯酚、对硝基苯酚和磺胺甲恶唑中的至少一种。
4.如权利要求3所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述重金属离子的浓度不高于100μmol/L。
5.如权利要求1所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述碳材料的质量比上亚硫酸盐物质的量为0.0125g/mmol-0.25g/mmol。
6.如权利要求1所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述水体的pH为3-6.5。
7.如权利要求1所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述煅烧的温度为800℃-1100℃，所述煅烧的时间为60min-240min。
8.如权利要求1所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述水体为酸雨。
9.如权利要求1所述的基于葡萄糖衍生碳材料活化亚硫酸盐的污染物治理方法，其特征在于，所述原材料中还含有纤维素。
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