[发明专利]EDTA强化双金属铝铁体系氧化降解氯酚类物质的方法

说明书

技术领域

本发明属水处理技术的应用领域，具体涉及一种EDTA强化双金属铝铁体系氧化降解氯酚类物质的方法。 

背景技术

氯酚类物质是一类被广泛使用的木材防腐剂、杀菌剂和除草剂，具有较高的毒性和较强的稳定性，对人体产生毒害作用的浓度阈值为40ppm，对鱼类产生毒害作用的阈值仅为1ppm。因此，这类物质对水环境的污染已受到世界各国的广泛关注，美国EPA将其列为优先污染物(Priority Pollutants)，而我国也将其列入了关键污染物黑名单(Blacklist)。研究高效去除水中氯酚类污染物的新方法已成为目前水处理领域中的一个热点。

目前处理含氯酚类废水的方法很多，常用的方法为生物降解法、吸附法、萃取法、液膜分离法。其中，生物法需要的时间特别长，且不适用于高浓度氯酚类废水的处理。此外，生物降解氯酚类废水还会产生毒性更大的二恶英类污染物。而其它物化方法均存在能耗大、成本高、药剂投加易造成二次污染、降解不彻底等缺点。

高级氧化技术AOPs (Advanced Oxidation Processes)是近20年来兴起的水处理新技术，实际上就是一种人工强化产生活性氧（ROS）并利用它氧化去除有机物的工艺。通常的高级氧化过程都涉及到H₂O₂和·OH的生成，诸如O₃/H₂O₂，UV/H₂O₂，UV/H₂O₂/O₃，TiO₂/UV，Fe²⁺/H₂O₂，Fe²⁺/UV/H₂O₂等工艺。显然地，UV和H₂O₂的使用导致费用增加成为限制高级氧化技术广泛使用的一个瓶颈。

为解决高级氧化技术运行费用高的难题，学者们一直在探索摒弃人工添加H₂O₂而利用环境中的O₂生成活性氧ROS（H₂O₂和·OH）的方法。目前报道的分子氧的活化方法有金属卟啉催化法、多金属氧酸盐阴离子催化法和Fe⁰/O₂界面ROS原位生成法，其中最受青睐的是零价铁法。但是，零价铁在有氧条件下的反应伴随着两个对反应不利的过程：（1）氢氧根离子的产生导致溶液pH上升，降低了体系的氧化能力，因为Fe⁰/O₂界面H₂O₂的原位形成和后续的Fenton反应在酸性pH（pH＜3）下才有效；（2）铁的氢氧化物沉淀在零价铁表面反应位点积累，导致零价铁表面钝化以及反应活性的逐渐丧失。

为克服该两项缺点，可向水中投加一定量的乙二胺四乙酸（EDTA），一方面可消除铁表面的钝化层，强化亚铁离子的溶出；另一方面，EDTA还能活化水中的分子氧，使之与亚铁离子形成新的三元络合物大分子，通过电子在大分子内部的再分配，提高双氧水的产生速率。

除了常见的零价铁以外，零价铝（Al⁰）也具有将分子氧活化产生ROS的能力，且具有一定的优势：（1）Al⁰可以为电子转移提供更多的热力学驱动力；（2）反应过程伴随产生的铝离子在较大pH范围内不发生沉淀。

Al³⁺+3e^-→Al⁰（E⁰=?1.667V）

Fe²⁺+2e^-→Fe⁰（E⁰=?0.44V）

Al₂O₃+2OH^-→2AlO^2-+H₂O